| 前言 | 植物作为固着生物，需要不断调整发育进程以适应时刻变化的环境。这种适应过程由复杂的信号通路调控，其中就包括雷帕霉素靶蛋白激酶 (TOR) 和 Polycomb 抑制复合物 2 (PRC2)。 TOR 作为传感器激酶，调控蛋白质合成，而 PRC2 催化 H3 组蛋白赖氨酸 27 位的三甲基化 (H3K27me3) 修饰，进而调节基因表达。这两个信号通路在整合环境信号、协调发育反应方面都发挥着关键作用。 哺乳动物的 TOR 存在于两个功能和结构上都不同的蛋白复合物中。然而，值得注意的是，植物中仅保守了 TOR 复合物 1。另一方面，PRC2 则在真核生物中进化保守，由四个核心蛋白亚基组成。拟南芥中负责 H3K27 三甲基化的 E(z) 具有三个直系同源体，分别是 CURLY LEAF (CLF)、SWINGER (SWN) 和 MEDEA (MEA)；维持 PRC2 稳定性的 Su(z)12 具有三个直系同源体，分别是 EMBRYONIC FLOWER 2 (EMF2)、 VERNALIZATION 2 (VRN2) 和 FERTILIZATION-INDEPENDENT SEED 2 (FIS2)；类似 Esc 的 FIE 以及五个类似于染色体重塑因子 Nurf55 的 MULTICOPY SUPPRESSOR OF IRA 1-5 (MSI1-5)。 |
TOR-PRC2 通路是将环境和发育信号转化为染色质修饰的关键环节，从而重新编程转录组。已知 PRC2 甲基转移酶之一的 CURLY LEAF (CLF) 蛋白在TOR调控植物适应环境中发挥特异作用，但其背后的调控机制尚不清楚。
Dong et al 揭示了 TOR 如何通过促进由 eIF3h 介导的翻译重新启动过程，来微调 CLF 蛋白水平。研究人员发现位于 CLF 转录本 5' 末端引导区 (leader region) 的第二个上游开放阅读框 (uORF) 可以显著抑制其翻译 (效率降低 50%)。缺乏该 uORF 引导区的植物表现出对 TOR 抑制的敏感性降低，以及胁迫响应基因的诱导受损。有趣的是，这个 uORF 序列在多种植物物种中部分保守，表明其可能在适应各种环境条件方面发挥作用。这项研究揭示了 TOR-PRC2 通路内的一种动态调控机制，突出了其对环境刺激的响应性。
在植物中，CLF 基因的 5'UTR 区域存在一个具有抑制功能的 uORF。通常情况下，核糖体翻译完 uORF 遇到终止密码子后会解离，从而阻止它们重新启动并翻译下游主开放阅读框 (ORF) 的起始密码子 AUG。因此，uORF 可以作为负调控因子抑制主 ORF 的翻译。
TOR 是植物中一个 well-established 的调控因子，可以通过磷酸化特定的因子（例如 eIF3h、RISP 和 eS6）来促进 uORF 翻译后的重新启动过程，从而调控翻译。通过这种机制，TOR 可以根据环境线索微调 CLF 蛋白水平，并间接影响全局性的 H3K27me3 修饰水平。这种调控与另一种 H3K27 三甲基转移酶 SWN 无关。
重新启动调控的精确机制可能因靶向蛋白的具体功能而异。例如，TOR 介导的 eIF3h 磷酸化会与核糖体相关蛋白 RACK1 发生相互作用，这可能会延长 40S 核糖体亚单位与起始因子结合的时间，并促进有效的重新启动。有趣的是，本文的研究表明 eIF3h 对 CLF 的有效翻译是必需的。此外，TOR 介导的 RISP 和 eS6 磷酸化可能阻止 60S 核糖体亚单位在 uORF 翻译终止后过早地从 40S 核糖体亚单位解离，这对于同一个 mRNA 中间隔较近的 uORF 之间的重新启动尤其重要。TOR 磷酸化介导的这些不同的重新启动调控机制为 TOR 信号通路下游引入了复杂的调控层级。理解这些机制如何与其他调控通路相互整合，将有助于我们更深入地了解植物发育过程和环境响应。
最近的研究扩展了我们对 TOR 调控范围的认识，不仅限于 uORF。例如，TOR 还通过 La 相关蛋白 1 (LARP1) 的磷酸化调控一系列含有 5'TOPs 的 mRNA，这些 mRNA 主要影响染色质调控相关的基因，例如 LHP1。有趣的是，作者之前曾证明 TOR 依赖于 CLF 和 LHP1 调节 H3K27me3。为了研究 LHP1 翻译动态如何响应 TOR 抑制，作者分析了与多核糖体结合的 LHP1 mRNA，类似于之前对 CLF 和 SWN 所做的一样。然而，没有观察到短期 TOR 抑制后与多核糖体结合的 LHP1 mRNA 发生显著变化，这凸显了 TOR-LARP1 相互作用的依赖于具体情境的特性。同样，关于 FIE 磷酸化的研究也支持这一观点，特别是因为作者在使用不太剧烈的 TOR 抑制条件下没有观察到 FIE 在细胞质中的明显驻留。
总之，这表明 TOR 靶标对环境线索和发育阶段的敏感性和动态响应存在差异。此外，不同于植物和动物之间保守的 FIE 磷酸化位点，适应不同环境条件的各种植物物种的 CLF uORF 存在明显差异。这表明 FIE 定位点对 TOR 抑制的反应可能缺乏动态性，并且存在发育阶段的特异性，而 uORF 介导的 CLF 翻译调控则代表了对不断变化的环境条件的精细调控响应。由于 uORF 序列的这种进化适应表明了响应环境刺激的多样化，因此研究它们如何影响 TOR 介导的翻译起始调控对于理解植物适应策略至关重要。
更多信息：www.ikannediting.com
邮件地址：ikann-editing@outlook.com
原创深度解析：移动mRNA，双链RNA受体，蛋白翻译参与的植物免疫，TOR信号与再生，CaMV，TOR与光信号，TOR与RNA可变剪切，
客户文章精选：TOR-4EBP，荔枝脱落，CUCUME数据库，伴侣蛋白辅助RNP运输，二价染色质与环境响应。
原创锐评：Science子刊错误的数据分析，Nature糟糕的审稿，Elsevier的贪婪，经常被忽略的植物学研究，顶刊忽视预印，拉大牛入伙，科研评价体系，一稿多投，让人失望的Plant Journal，Current Biology发文良莠不齐。
写作指导：标题，cover letter，摘要，图和图注，讨论，回复审稿人，润色。
