研究揭示RNA去甲基化酶的氧化还原修饰调控番茄果实成熟机制

活性氧作为重要的信号分子，在植物抵御病原菌侵染、响应逆境胁迫以及维持正常生长发育的多个生物学过程中发挥重要的调控作用。在多种活性氧分子中，过氧化氢具有较长的半衰期，可调控干细胞分化、花粉管伸长、气孔发育、果实成熟等植物发育过程，但过氧化氢如何与其他信号途径协同作用，共同调控植物发育过程却不甚清楚。

中国科学院植物研究所秦国政研究组以番茄果实为研究对象发现，过氧化氢可引起m⁶A RNA去甲基化酶SlALKBH2发生氧化修饰形成同源二聚体，促进SlALKBH2蛋白稳定，保障其在果实成熟过程中发挥功能。这揭示了过氧化氢信号协同m⁶A修饰调控果实成熟的新机制。

m⁶A RNA甲基化修饰广泛存在于真核生物的mRNA分子上，参与调控多个生物学途径。研究推测，前期工作鉴定到的m⁶A去甲基化酶SlALKBH2作为双加氧酶，自身可能存在氧化还原修饰。为了验证这一假设，研究将SlALKBH2编码基因在烟草中瞬时表达并利用过氧化氢进行处理。结果显示，SlALKBH2对过氧化氢敏感，在氧化条件下通过分子间二硫键形成同源二聚体。在番茄果实成熟过程中，研究同样观察到SlALKBH2形成同源二聚体的现象，且过氧化氢处理增强二聚体形成。进一步，研究发现，过氧化氢处理可加速番茄果实成熟进程，而这一现象在slalkbh2突变体材料中显著减弱，说明SlALKBH2氧化修饰参与过氧化氢诱导的果实成熟调控。

为鉴定在同源二聚体形成过程中发挥关键作用的半胱氨酸，研究对SlALKBH2分子中的10个半胱氨酸进行单点或组合突变，发现第39位半胱氨酸对同源二聚体的形成至关重要。进一步，分析表明，氧化修饰使SlALKBH2蛋白质更加稳定，但不影响其去甲基化酶活性。研究通过筛选和鉴定SlALKBH2的互作蛋白发现，硫氧还蛋白还原酶SlNTRC与SlALKBH2发生相互作用。SlNTRC能够调控SlALKBH2的氧化还原状态，进而影响SlALKBH2的蛋白质稳定性和生物学功能。

上述研究建立了活性氧信号与表观转录组之间的内在联系，增进了科研人员对植物发育和果实成熟分子机制的认知，为利用基因编辑技术改良作物品种提供了新的策略和方法。

1月10日，相关研究成果在线发表在《自然-植物》（Nature Plants）上。研究工作得到国家自然科学基金、中国科学院稳定支持基础研究领域青年团队计划、博士后创新人才支持计划等的支持。

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研究简报

SlALKBH2氧化修饰参与过氧化氢诱导的番茄果实成熟调控