揭示葉綠體核糖體RNA甲基化修飾的機制和功能（2020.2.26 中國科學院）

核糖體RNA（rRNA）的甲基化修飾是生物界中普遍存在的一種轉錄后修飾機制，可以改變rRNA分子的局部空間結構，從而優(yōu)化核糖體的蛋白翻譯效率。不同物種之間的rRNA甲基化程度存在明顯差別，是rRNA進化的標志性事件之一。葉綠體是高等植物中重要的細胞器，由藍細菌經(jīng)過內共生過程演化而來，具有自己的核糖體，因而能夠獨立地進行蛋白質合成。但是，對于葉綠體內是否存在rRNA甲基化現(xiàn)象，催化rRNA甲基化的分子裝置及可能的生物學功能，目前仍缺乏研究。

中國科學院植物研究所研究員遲偉團隊以模式植物擬南芥為材料，對上述問題進行了研究。該研究運用亞硫酸鹽測序法在葉綠體16S rRNA中鑒定到一個甲基化位點C1352，同時分離了一個擬南芥突變體cmal，在該突變體中C1352位點不能進行正常的甲基化?；蚩寺”砻鰿MAL基因編碼一個定位于葉綠體的SAM依賴型的RNA甲基轉移酶。進一步的研究表明，該位點的甲基化修飾如果被破壞，葉綠體核糖體的組裝將會受到嚴重影響，葉綠體mRNA的翻譯效率也將會因此而大幅下降。比較有趣的是CMAL的缺失不僅影響葉綠體功能，也會影響植物根和葉的發(fā)育過程，表現(xiàn)出類似生長素缺失的表型。遺傳和生化數(shù)據(jù)表明，CMAL可以通過調控植物生長素的信號轉導途徑影響植物的發(fā)育過程，暗示著葉綠體的核糖體裝置可以作為一個信號源調控植物的器官發(fā)育程序。該研究明確了在葉綠體內存在rRNA甲基化修飾現(xiàn)象，并揭示了rRNA甲基化修飾在葉綠體核糖體生物發(fā)生以及植物發(fā)育過程中的作用，同時也表明葉綠體和細菌的rRNA甲基化的機制和功能存在明顯差別，這為認識高等植物葉綠體的進化過程提供了有用的線索。

該研究成果于2月25日在線發(fā)表于國際學術期刊《核酸研究》（Nucleic Acids Research）。植物所博士鄒美娟為該論文的第一作者，遲偉為通訊作者。該研究得到中科院戰(zhàn)略性先導科技專項以及農業(yè)部轉基因專項的資助。