发布时间:2020-04-13 17:13 原文链接: 教你如何玩转tRNA机制研究(二)

4.AET1而不是RACK1A以及eIF3h直接和OsARF mRNA结合

AET1与RACK1A以及eIF3h的结合是否和mRNA相关?RIP测序(云序生物提供)帮助研究者快速的明确哪些mRNA能够和蛋白AET1结合,分析结果显示高温条件下545个mRNA分子只在野生型水稻株当中和AET1结合,而仅仅208个mRNA分子只在AET1突变植物当中和AET1蛋白结合,50个基因的mRNA分子在两个样本当中均发生结合。KEGG结果显示高温条件下野生型水稻株当中和AET1结合的mRNA的来源基因往往和光合作用以及代谢过程相关,而高温条件下只在AET1突变株当中结合的mRNA往往和氨基酸代谢通路相关。这些结果均显示AET1的功能丧失可以通过tRNA的表达分布的失衡从而影响蛋白的合成。比较有趣的是,热图提示高温条件下和植物生长素(auxin)相关的基因在野生型和突变型当中有明显的改变,OsARF基因发生了明显富集,暗示AET1基因可能是通过改变植物生长素信号通路来应对高温产生应答反应。

对RIP-seq结果进行进一步验证,RIP qPCR(云序生物可提供)结果显示OsARF19基因的上游开放阅读框(uORF)和下游主要开放阅读框(mORF)被明显富集,高温条件下的野生型和AET1突变型这两者的富集程度有所区别。之前的报道显示拟南芥当中,许多OsARF mRNA包含可以依赖eIF3h而抑制翻译的uORFs,作者推测在OsARFs基因当中的uORFs对mORFs的抑制作用也存在,通过预测,RIP-qPCR的进一步验证表明OsARF23 mRNA含有独特的“start-stop”uORF结构,AET1能够在高温环境下通过OsARF mRNA来调控auxin信号通路。最终结果证明,是AET1,而不是RACK1A或者eIF3h广泛的结合OsARF mRNA来调控OsARF mRNA的翻译过程。

图4. AET1与生长素响应因子的mRNA结合

5.AET1和RACK1A以及eIF3h共同调控OsARF mRNA的翻译效率

高温条件下OsARF19和OsARF23翻译效率均下降,通过CRISPR/Cas9对RACK1A eIF3h基因进行突变发现,相关基因有明显下降,植物的生长出现明显的缺陷,比如高度下降、种子产率低等等问题。AET1、eIF3h、RACK1A蛋白表达水平和mRNA转录水平保持一致,结果表明AET1蛋白可以明显的降低OsARF23蛋白的翻译效率,同时RACK1A以及eIF3h的敲除均能够引起OsARF23的表达下降。AET1突变水稻株对于外源性的auxin并不敏感,并且AET1基因使水稻对于高温有更好的适应能力。

   

图5. AET1与RACK1A和eIF3h一起调节OsARF mRNA的翻译效率

总结:

植物是无梗生物,因此进化出许多适应环境温度变化的策略。在本研究中,作者发现了一种名为AET1的鸟苷酰转移酶,它可以结合ER(内质网)中的RACK1A和elF3h蛋白,并与OsARF mRNAs紧密结合,从而调控相应的蛋白的翻译,使水稻对于高温有更好的适应能力。