2024年2月3日深圳大学胡章立教授在Trends in Plant Science发表了题为“Chloroplast gene control: unlocking RNA thermometer mechanisms in photosynthetic systems”的Spotlight文章，重点介绍了叶绿体基因控制的RNA调控机制，可以在莱茵衣藻的叶绿体基因中实现温度驱动的可诱导表达调控，为植物和藻类系统中的生物技术应用提供可能性。
温度驱动的基因调控是指基因表达受温度变化影响的调节机制。在温度驱动的基因调控中，通常涉及复杂的调控网络，包括一系列的调控元件和蛋白质，这些元件可以在不同温度下激活或抑制特定基因的表达。与其他调控机制不同，温度驱动的基因调控通常是独立于其他信号分子或调控蛋白的，而是通过细胞内部的温度变化来直接影响基因的表达水平。
叶绿体RNA温度计是一种能够在叶绿体基因组中调控基因表达的机制，通过在温度变化时改变RNA的次级结构来调节蛋白质合成。这种机制在绿藻中首次被发现，但其原理和功能可能适用于其他植物和藻类。由于叶绿体在不同物种中具有一定程度的保守性，因此叶绿体RNA温度计可能成为一种通用工具，用于温度驱动的基因调控。
图1 叶绿体RNA温度计在温度驱动的基因调控中的作用机制
在低温下，mRNA的5'非翻译区域（UTR）中的核糖体结合位点采用了一种独特的结构，阻碍了核糖体的结合,抑制的蛋白质表达。在高温下，mRNA重新折叠以增强翻译起始位点的结合效率，促进核糖体的结合和蛋白质合成（图 1）。
叶绿体RNA温度计的发现展示了光合生物体中演化出的复杂和动态的调控机制。这一发现有潜力开辟新的研究方向，深入探讨温度驱动基因调控的机制。其潜在跨物种适用性表明它可能成为温度驱动基因控制的通用工具。
深圳大学Dr. Ali Raza为该文第一作者，胡章立教授为通信作者。该研究得到以下项目的支持：中国合成生物学国家重点研发计划（2018YFA0902500）、中国国家自然科学基金（32273118）、广东省重点研发计划（2022B1111070005）、深圳市可持续发展专项资金（KCXFZ20211020164013021）以及深圳大学2035年优秀研究计划（2022B010）。
