MicroRNA (miRNA) 是復(fù)旦一類由內(nèi)源基因編碼的長度約為21-24個核苷酸的非編碼RNA 分子，它們通過調(diào)控基因表達參與動植物中眾多的大學(xué)生長發(fā)育和疾病發(fā)生。miRNA的生命產(chǎn)生在動植物中非常保守，已知miRNA由具有頸環(huán)結(jié)構(gòu)的科學(xué)初級轉(zhuǎn)錄本經(jīng)過Dicer復(fù)合物的切割產(chǎn)生的。近年來圍繞Dicer復(fù)合物組分的學(xué)院鑒定及其識別莖環(huán)結(jié)構(gòu)底物的分子機制研究進展迅速，但關(guān)于Dicer復(fù)合物本身的鄭丙?植重研展調(diào)控以及如何整合環(huán)境信號來協(xié)調(diào)miRNA產(chǎn)生的精細調(diào)控機制仍不清楚。

近日，蓮課領(lǐng)域復(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)植物的題組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究進脅迫有關(guān)。6月5日，復(fù)旦該研究成果發(fā)表于《細胞》(Cell)子刊生物類綜合期刊《發(fā)育細胞》(Developmental Cell)。大學(xué)

動物中發(fā)現(xiàn)Dicer復(fù)合物主要成員TRBP的生命功能發(fā)揮需要MAPK通路介導(dǎo)的磷酸化，而植物中Dicer復(fù)合物主要成員TRBP的科學(xué)同源蛋白HYL1的功能發(fā)揮則需要CPL1/2介導(dǎo)的去磷酸化。同時二者都被證明在體內(nèi)容易被降解。學(xué)院那么，鄭丙?植重研展動植物中介導(dǎo)Dicer復(fù)合物組分磷酸化調(diào)控的激酶和磷酸酶是否存在保守性？

課題組通過遺傳學(xué)、生物化學(xué)和細胞生物學(xué)的手段鑒定了磷酸酶復(fù)合物PP4/SMEK1通過拮抗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，進一步研究證明SMEK1通過穩(wěn)定HYL1蛋白促進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，SMEK1本身作為MAPK通路的抑制因子，以雙重機制確保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通過整合環(huán)境因子協(xié)調(diào)miRNA產(chǎn)生，因為SMEK1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，鑒于PP4/SMEK1復(fù)合物在動植物中的高度保守性，課題組的研究為揭示動物中Dicer復(fù)合物的磷酸酶提供了重要線索。

圖注： A, smek1突變體發(fā)育異常； B, smek1突變體miRNA水平下降； C, SMEK1與HYL1互作；D, SMEK1/PP4復(fù)合物共定位；E, 植物Dicer復(fù)合物組分HYL1的磷酸化調(diào)控模型。
 

該研究受到國家基金委“優(yōu)秀青年基金”和面上項目的資助。論文第一作者為復(fù)旦大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院博士研究生蘇傳斌，鄭丙蓮為論文的通訊作者。鄭丙蓮長期從事植物小RNA的功能和作用機制研究，已在《基因發(fā)育》（Genes & Development）、《植物細胞》(The Plant Cell)、《美國科學(xué)公共圖書館-遺傳學(xué)》(PLoS Genetics)等國際知名期刊發(fā)表多篇重要研究論文。（封面制圖 馮宇嘉）
 

制圖：實習(xí)編輯：責(zé)任編輯：