植生生态所科研人员在基因转录延伸调控的乙烯信号转导研究中取得进展

2月13日，《PLoS Genetics》发表了中科院上海生科院植物生理生态研究所文啟光研究组题为“HYPER RECOMBINATION1 of the THO/TREX Complex Plays a Role in Controlling Transcription of the REVERSION-TO-ETHYLENE SENSITIVITY1 Gene in Arabidopsis”的研究论文。

乙烯作为重要植物激素，其信号转导途径在多个层次上受到调控，使得植物能够在多变的环境下做出相应的动态反应以利于生存。乙烯信号传递的研究，不再仅限于信号组分之间的作用，而是扩大到调控组分与信号元件的复杂活动。文啟光研究组发现了乙烯信号传递的调控能够在基因表达的转录延伸水平上发生：拟南芥乙烯受体ETR1受到膜蛋白RTE1的正调控，而RTE1基因的正常转录延伸则依赖于RNA 转录/输出复合体THO/TREX。

RNA的转录输出包含了多个复杂过程，协同多个RNA结合蛋白的参与，RNA成熟剪切，最终通过转录/输出复合体THO/TREX以及输出复合体TREX-2的协同作用将成熟RNA运送至细胞质进行蛋白质转译合成。先前的研究揭示植物THO/TREX复合体参与了siRNA前体TAS1与TAS2的输出，该复合体是否参与了植物的RNA转录过程则没有相关报道。本研究除了发现THO/TREX组分HPR1调控RTE1基因的转录延伸外，还发现HPR1与RNA剪切蛋白SR33在核内共定位，形成nuclear speckles。研究还进一步揭示了THO/TREX复合体在转录延伸过程中的重要性，补充了THO/TREX复合体在植物中RNA转录调控过程所具备的功能。另外，THO/TREX组分TEX1也参与了RTE1表达调控，而TREX-2组分SAC3B则无任何作用。强化了RTE1的表达受到THO/TREX调控而非TREX-2输出机制调控的论述依据。

RNA转录延伸与输出对于生物体生存具有不可或缺的重要性，然而，THO/TREX复合体多个组分的突变却不造成严重的生长异常。文啟光研究员提出该复合体对于RNA转录调控与输出具有选择性，主要取决于基因的结构，而细胞内仅有一部分的基因正常表达需要THO/TREX的参与。因此，相关突变并不造成严重生长抑制。

该研究的生物学重要性分为两个层次：乙烯信号途径在多个节点受到多层次的调控，以及THO/TREX复合体不仅仅参与RNA的输出过程，还能够在基因表达水平发生作用。未来的研究将有助于认识THO/TREX如何参与基因的转录延伸，以及选择性基因表达调控的发生机理。

该工作由周欣（现任职于复旦大学）与许骢瑶在文啟光研究员指导下共同完成，两人曾分获第二届上海市植物生物学青年学术研讨会优秀论文一等奖以及国家奖学金。感谢方玉达提供RNA剪切蛋白 SR33的克隆与显微镜的技术指导。课题获科技部与基金委项目经费支持。（植生生态所）

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