Plant Cell | 陈雪梅/刘琳揭示siRNA生物发生的调控新机制

学术   2024-11-12 23:37   湖北  

RNA 沉默通过 DNA 甲基化、组蛋白修饰、mRNA 切割或翻译抑制,在转录或转录后水平上负调控基因表达。植物small RNA主要分为microRNA (miRNA)和small interfering RNA (siRNA)两大类,反向重复序列(inverted-repeat, IR) 衍生的siRNAs在序列特异性的RNA干扰 (RNA interference, RNAi) 过程中发挥重要作用。ALTERED MERISTEM PROGRAM1 (AMP1) 和ARGONAUTE 1 (AGO1) 是miRNA介导翻译抑制过程中的重要蛋白, 但它们是否反向重复序列衍生的siRNA的生物发生过程中起作用,以及其作用机制都还不清楚。


近日,北京大学陈雪梅院士团队和深圳大学刘琳副教授课题组在The Plant Cell在线发表了题为ALTERED MERISTEM PROGRAM1 impairs RNA silencing through repressing the biogenesis of a subset of inverted repeats-derived siRNAs in Arabidopsis研究论文,揭示了AMP1和AGO1调节反向重复序列衍生的siRNA生物发生的新机制。



该研究在寻找 AMP1 及其同源物 LIKE-AMP1 (LAMP1) 在 miRNA 介导的翻译抑制之外对 AGO1 功能的可能作用时发现,在 amp1 lamp1 双突变体中,由外源转基因反向重复序列SUC:SUL (SS)引发的沉默作用加剧。这种沉默作用是 AGO1 依赖性的,但不影响转基因位点的DNA甲基化水平和组蛋白修饰。AMP1 和 LAMP1 通过抑制 AGO1蛋白水平来抑制 Pol II 依赖的 IR 基因转录进而影响SUL-siRNAs的水平。植物缺失AMP1/LAMP1对SUL-siRNAs的影响可以通过 AGO1 过表达来重现。AMP1和AGO1对IR-siRNAs前体的转录调控是区别于AGO4参与的自沉默(self-silencing)途径的。研究还发现在人工 SS 系统中观察到的 AMP1 LAMP1 突变的影响可以扩展到内源性反向重复序列,例如 IR71 或 At5g22960,虽然不是所有的IR来源的siRNA都表现出同样的变化。该研究揭示了 IR - siRNA 生物合成中两个以前未知的参与者——AGO1(促进 IR 转录)和 AMP1(通过抑制 AGO1 表达间接抑制 IR 转录)AMP1和AGO1以一种区别于调控miRNA作用的机制调控siRNA的生物发生。



北京大学陈雪梅院士和深圳大学刘琳副教授为本文的共同通讯作者,深圳大学副研究员李晶(现海南大学副教授)、美国加州大学河滨分校Brandon Le和北京大学陈雪梅课题组co-PI王旭峰,为论文共同第一作者。深圳大学莫蓓莘教授、高磊副教授、中国农业科学院(深圳)农业基因组研究所王碎抗副研究员、美国加州大学河滨分校Ye Xu博士和北京大学李浩博士研究生参与了本研究并对该工作提供了重要的指导和帮助。本研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划、北京RNA生物学先进中心(BEACON)、蛋白质与植物基因研究国家重点实验室、北大-清华生命科学联合中心、深圳市基础研究面上项目、深圳大学科研团队培育计划以及深圳大学合成生物学研究中心科研基金的资助。


论文链接:

https://doi.org/10.1093/plcell/koae293

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