中英合作研究首次揭示水稻体内mRNA二级结构组

RNA是生命信息传递的核心成员之一，在生物体内通过形成复杂的二级结构及更高级的空间结构来行使其生物学功能。除了我们熟知的非编码RNA具有独特且稳定的RNA二级结构来参与可变剪切、翻译等生物学过程，目前越来越多的研究表明，mRNA二级结构也在mRNA转录后和翻译调控过程中发挥着重要作用。但是，解析体内RNA二级结构并非易事。现阶段，水稻基因组学和转录组学方面的大量研究工作为其进化研究和实际生产应用提供了极大帮助，然而在水稻mRNA结构组学方面的研究尚为空白。

中国科学院遗传与发育生物学研究所曹晓风研究组与英国John Innes Centre丁一倞研究组合作，利用硫酸二甲酯 (dimethyl sulfate，简称DMS) 对体内mRNA二级结构标记的方法，首次从结构组学角度深入探讨了水稻mRNA二级结构的特征和潜在的生物学功能。研究发现，在可变剪切、翻译的起始和终止过程，RNA具备非常保守的二级结构；6-甲基腺嘌呤修饰(m6A) 的位点及其附近的区段具有更趋于单链的RNA结构，这一趋势在富含m6A修饰的3’UTR区域更加明显；水稻体内RNA二级结构组与热力学预测的结果不一致，且RNA二级结构的热稳定程度与RNA的生物学功能有一定关系。此外，结合拟南芥mRNA二级结构组的数据，首次对水稻和拟南芥的同源基因的CDS序列和RNA二级结构序列进行比对，发现CDS序列一致性和RNA二级结构相似性并没有明显的相关性，因此推测RNA序列与RNA二级结构的保守性和多样性为不同的RNA赋予了不同的生物学功能，二者相辅相成，却又相互独立，使生物体在保持基本生长发育过程稳健性的基础上，具备适应不同生长环境的可塑性。这一研究为深入研究与重要农艺性状相关的基因提供了一个全新的认知维度。

该研究结果于2018年2月1日在线发表于Molecular Plant。中国科学院-英国约翰英纳斯中心植物和微生物科学联合研究中心 (CAS-JIC Centre of Excellence for Plant and Microbial Science, CEPAMS) 联合培养博士研究生邓洪婧为该论文的第一作者，丁一倞研究员与曹晓风研究员为共同通讯作者。该研究得到了英国生物技术和生物科学研究委员会 (BBSRC) 和中国科学院大学博士生联合培养项目的资助。

图： RNA二级结构组的进化研究