II型内含子是一种核酶(ribozyme),具有自我催化剪接活性,广泛存在于细菌基因组以及真菌、藻类、植物的线粒体和叶绿体基因组中。高等植物线粒体基因组中含有20多个II型内含子,与其细菌祖先不同,植物细胞器II型内含子失去自我剪接能力,需要多个蛋白因子辅助完成剪接过程。目前,植物细胞器II型内含子剪接的分子机制尚不清楚。
2024年9月,山东大学生命科学学院谭保才教授团队在Journal of Genetics and Genomics 在线发表题为“PPR21 is involved in the splicing of nad2 introns via interacting with PPR-SMR1 and SPR2 and is essential to maize seed development”的研究论文。该研究发现玉米中一个三十五肽重复(Pentatricopeptide repeat, PPR)蛋白PPR21通过与PPR-SMR及SPR2相互作用,参与线粒体II型内含子剪接,并调控种子发育。
PPR蛋白是一类真核生物特有的RNA结合蛋白,在线粒体和叶绿体RNA转录后加工过程中发挥重要作用。该研究发现一个P类PPR蛋白PPR21参与线粒体基因nad2 的第一、第二和第四个内含子的剪接。PPR21蛋白功能缺失减少了成熟nad2 转录本的形成,降低了线粒体电子传递复合物I的累积,最终阻碍了玉米籽粒胚和胚乳的发育,导致种子败育。PPR21和PPR蛋白EMP12(参与相同3个内含子剪接)有非常弱的相互作用,二者均与广泛参与多个线粒体内含子剪接的PPR蛋白因子PPR-SMR1和SPR2互作。这四个蛋白可能形成PPR21:(PPR-SMR1/SPR2):EMP12蛋白复合体参与nad2 的第一、第二和第四个内含子剪接。多个PPR蛋白共同参与线粒体II型内含子剪接的模式图
山东大学生命科学学院副教授杨雁卓为该论文第一作者。山东大学生命科学学院谭保才教授和杨雁卓副教授为共同通讯作者。相关工作得到国家自然科学基金和山东省自然科学基金等项目资助。https://doi.org/10.1016/j.jgg.2024.08.010
《种子生物学》(Seed Biology)是一本开放获取的英文学术期刊,致力于传播种子生物学的相关研究成果,专注于发表本领域原创研究论文、综述、展望和观点。刊载范围包括但不限于采用组学、遗传学、生物技术和基因组编辑、细胞和分子生物学、生理学和环境生物学等前沿技术和方法,对种子进化、种子形成过程,如孢子发生和配子发生、授粉和受精、无融合生殖和人工种子、种子产量调控、胚乳和子叶及种皮中营养和健康相关的品质、种子休眠和萌发、种子与环境和其它微生物相互作用、种子在果实发育中的作用等进行的研究。本刊由崖州湾种子实验室主办,Maximum Academic Press出版,期刊主编由中国科学院院士、中国科学院遗传与发育生物学研究所杨维才研究员担任。2022年入选中国科技期刊卓越行动计划高起点新刊项目。目前期刊已被Scopus、CABI等数据库收录。www.maxapress.com/seedbio
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