PNAS | 南京大学/南京农业大学合作发现植物发育的表观 ...

世界無真情

SE编码C2H2锌指蛋白，是植物中miRNA形成途径中的关键基因。其调控植物的叶片发育、顶端分生组织的活性、花序结构和植物发育阶段的转换。SE的部分功能缺失突变体se-1，表现出胚胎发生异常、叶片发生延迟、叶片锯齿化、发育阶段转换加速、花序异常和花发育等缺陷。同时，SE参与植物响应生物胁迫和非生物胁迫的过程。然而，相对于被广泛报道的SE功能的重要性，关于SE在植物生长发育不同时期及抗病抗逆时的作用方式及调控模式仍然未知。
长非编码RNAs（lncRNAs），是一类长度超过200nt，且几乎不编码蛋白质的RNA。大量研究表明，lncRNA是许多生物过程中的关键调节因素。目前，植物中已系统的鉴定出数以千计的lncRNAs，但他们具体的功能机制仍知之甚少。此外，lncRNA是否参与SE基因的调控，也有待研究。
孙博教授团队长期从事表观遗传调控植物发育研究。本工作首先从SE的3’端鉴定出一个反义长链非编码RNA SEAIRa，在拟南芥生长发育过程中与SE呈相反的表达模式。超表达SEAIRa会导致SE下调表达，而敲低或者敲除SEAIR会导致SE上调表达。因此SEAIRa是SE的负调控因子。
研究人员通过RNA体内pull down寻找到了SEAIRa的互作蛋白E3连接酶PUB25/26以及类泛素蛋白RUB1。SEAIRa招募PUB25/26以及RUB1引起SE第11个外显子区域H2Aub修饰。此外，PUB25/26会影响SEAIRa 5’端的切割，并释放出5’端片段，游离的5’片段可以与PRC2核心成员EMF2互作，进而招募PRC2复合体引起SE第一个外显子区域H3K27me3修饰。SE基因座不同位点的抑制性H2Aub和H3K27me3修饰协同调节SE染色质状态并抑制SE表达。



图1. SEAIR调控SE的作用机制

综上，该研究揭示了一种由结合在染色质上的lncRNA SEAIRa介导的表观遗传抑制新机制。研究结果一方面拓宽了植物中lncRNA的作用机制，也阐述了在植物生长发育过程中发挥重要作用的SE的调控机制。
近日，该成果在以“An antisense intragenic lncRNA SEAIRa mediates transcriptional and epigenetic repression of SERRATE in Arabidopsis”为题于2023年3月1日在线发表于PNAS杂志，深入解析了长链非编码RNA SEAIR调控SE的分子机制。南京大学博士后陈炜为该论文第一作者兼共通讯，南京农业大学王秀娥教授和南京大学孙博教授为该论文通讯作者。新加坡国立大学袁于人教授（已逝）、南京大学陈迪俊教授和南京农业大学张文利教授等参与了该研究工作。该课题得到了江苏省农业技术体系专项资金和中央高校基本科研业务费专项资金等项目的资助。
原文链接：

https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2216062120