我國科學家發(fā)現(xiàn)植物轉(zhuǎn)錄暫停因子

轉(zhuǎn)錄暫停指遺傳信息從DNA 流向RNA 的延伸過程中RNA 聚合酶暫時停止轉(zhuǎn)錄，以利于基因表達的精細調(diào)控。近日，植物學期刊《分子植物》發(fā)表了山東農(nóng)業(yè)大學作物生物學國家重點實驗室教授盧從明課題組的最新發(fā)現(xiàn)：葉綠體蛋白mTERF5 就是一個轉(zhuǎn)錄暫停因子，它介導了葉綠體psbEFLJ 操縱子的轉(zhuǎn)錄暫停，并促進其轉(zhuǎn)錄。

在轉(zhuǎn)錄暫停過程中，RNA 聚合酶依然與新生RNA 以及模板DNA 結(jié)合，一旦條件具備，轉(zhuǎn)錄仍會繼續(xù)進行。轉(zhuǎn)錄暫停對于生命體的生長、發(fā)育及環(huán)境適應性等諸多生物學過程有著重要的調(diào)節(jié)作用。 細菌、后生動物與植物細胞核都普遍存在著轉(zhuǎn)錄暫?，F(xiàn)象，但是此前的研究沒有發(fā)現(xiàn)植物中的轉(zhuǎn)錄暫停因子，也不清楚葉綠體中是否普遍存在轉(zhuǎn)錄暫?，F(xiàn)象。植物中有關(guān)轉(zhuǎn)錄暫停的研究還比較少，是一個新的研究方向。

研究人員通過葉綠素熒光成像技術(shù)， 把篩選好的擬南芥T-DNA 插入突變體庫后發(fā)現(xiàn)，mTERF5 缺失導致植物生長發(fā)育遲緩和光系統(tǒng)PSII 活性顯著下降。 進一步的研究揭示，mTERF5 的缺失特異性導致葉綠體psbEFLJ 轉(zhuǎn)錄效率大幅度降低。psbEFLJ 操縱子轉(zhuǎn)錄效率下降導致了mterf5 突變體中PSII 活性的降低。

研究者進一步對mTERF5 在轉(zhuǎn)錄水平調(diào)控葉綠體psbEFLJ 操縱子的分子機制進行了系統(tǒng)性研究。 他們發(fā)現(xiàn)mTERF5 是一個DNA 結(jié)合蛋白，通過特異地結(jié)合到psbEFLJ 操縱子轉(zhuǎn)錄起始位點，導致葉綠體編碼的RNA 聚合酶（PEP）在psbEFLJ 操縱子轉(zhuǎn)錄過程中產(chǎn)生暫停，助力mTERF5 招募PEP 復合體中的關(guān)鍵組分pTAC6 組裝到PEP 復合體中， 從而形成更高活性的PEP 復合體，進而促進psbEFLJ 操縱子的轉(zhuǎn)錄效率。

該研究對轉(zhuǎn)錄暫停因子mTERF5 調(diào)節(jié)葉綠體psbEFLJ 操縱子的分子機制進行了精細解析，并證明葉綠體中普遍存在轉(zhuǎn)錄暫?，F(xiàn)象，這一發(fā)現(xiàn)為植物轉(zhuǎn)錄調(diào)控的分子機制研究提供了新的思路。 該論文系與中國科學院植物研究所合作完成。