復(fù)旦大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院鄭丙蓮課題組在植物miRNA領(lǐng)域取得重要研究進(jìn)展

來(lái)源： 生命科學(xué)學(xué)院 發(fā)布時(shí)間： 2017-06-08

MicroRNA(miRNA)是一類由內(nèi)源基因編碼的長(zhǎng)度約為21～24個(gè)核苷酸的非編碼RNA分子，它們通過(guò)調(diào)控基因表達(dá)參與動(dòng)植物中眾多的生長(zhǎng)發(fā)育和疾病發(fā)生。miRNA的產(chǎn)生在動(dòng)植物中非常保守，已知miRNA由具有頸環(huán)結(jié)構(gòu)的初級(jí)轉(zhuǎn)錄本經(jīng)過(guò)Dicer復(fù)合物的切割產(chǎn)生的。近年來(lái)圍繞Dicer復(fù)合物組分的鑒定及其識(shí)別莖環(huán)結(jié)構(gòu)底物的分子機(jī)制研究進(jìn)展迅速，但關(guān)于Dicer復(fù)合物本身的調(diào)控以及如何整合環(huán)境信號(hào)來(lái)協(xié)調(diào)miRNA產(chǎn)生的精細(xì)調(diào)控機(jī)制仍不清楚。

近日，復(fù)旦大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院研究員鄭丙蓮課題組發(fā)現(xiàn)植物的Dicer復(fù)合物受到磷酸酶PP4/SMEK1介導(dǎo)的去磷酸化的調(diào)控，而且這種調(diào)控與植物面臨干旱類似的脅迫有關(guān)。6月5日，該研究成果發(fā)表于《Cell》子刊生物類綜合期刊《Developmental Cell》。

課題組通過(guò)遺傳學(xué)、生物化學(xué)和細(xì)胞生物學(xué)的手段鑒定了磷酸酶復(fù)合物PP4/SMEK1通過(guò)拮抗MAPK的激酶活性介導(dǎo)了HYL1的去磷酸化，最終保證植物體內(nèi)正常的miRNA產(chǎn)生。課題組首先發(fā)現(xiàn)smek1突變體中全基因組范圍內(nèi)的miRNA含量顯著下降，進(jìn)一步研究證明SMEK1通過(guò)穩(wěn)定HYL1蛋白促進(jìn)miRNA的產(chǎn)生。在體內(nèi)，SMEK1作為調(diào)節(jié)亞基與催化亞基PPX1/PPX2一起組裝成有活性的磷酸酶PP4復(fù)合物，并證明HYL1就是PP4/SMEK1的底物。同時(shí)，SMEK1本身作為MAPK通路的抑制因子，以雙重機(jī)制確保HYL1的去磷酸化。不同于磷酸酶CPL1/2可能在特定的發(fā)育階段調(diào)節(jié)HYL1的去磷酸化，PP4/SMEK1通過(guò)整合環(huán)境因子協(xié)調(diào)miRNA產(chǎn)生，因?yàn)镾MEK1蛋白本身受到干旱條件下產(chǎn)生的脫落酸ABA的顯著誘導(dǎo)。這項(xiàng)研究首次在激酶MAPK和磷酸酶PP4/SMEK1之間建立了聯(lián)系，為深入研究植物miRNA產(chǎn)生和環(huán)境因子變化的關(guān)系提供了重要線索。同時(shí)，鑒于PP4/SMEK1復(fù)合物在動(dòng)植物中的高度保守性，課題組的研究為揭示動(dòng)物中Dicer復(fù)合物的磷酸酶提供了重要線索。