华中农业大学周菲课题组证实PPR-SMR蛋白ATP4参与叶绿体RNA编辑学术资讯

来源：植物科学最前沿

Pentatricopeptide repeat (PPR) 蛋白家族是陆生植物中非常庞大的一个蛋白家族，连贯的基序用于结合特异的单链RNA，通常参与到植物细胞器-叶绿体和线粒体的RNA转录后加工过程中。PPR蛋白家族可以分为两个亚家族：P和PLS。PLS亚族主要参与特定位点的RNA编辑，而P亚家族一般参与稳定RNA、激活mRNA翻译、或者是内含子的剪切。有一部分的P亚家族的PPR蛋白在其3’端含有一个SMR (small MutS related)结构域，该结构域的功能依然有很多待解之谜。此前的研究只有两个P亚家族的PPR蛋白影响RNA编辑。

近日在Plant Physiology发表的华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室水稻团队周菲课题组题为“The PPR-SMR protein ATP4 is required for editing the chloroplast rps8 mRNA in rice and maize”的研究论文证明了一个具有SMR结构域的P亚家族的PPR蛋白ATP4直接参与了叶绿体基因rps8转录本的RNA编辑。

ATP4蛋白在拟南芥和玉米中已有较为深入的研究(Zoschke et al., 2012; Zoschke et al., 2013b，Liu et al., 2010）。该研究首先证明了ATP4蛋白在水稻中同样具有在玉米中的激活AtpB的蛋白翻译和影响rpl16-rpl14多顺反子转录本积累的功能。随后发现并证明了在水稻玉米中ATP4是rps8转录本编辑所必需的，而且atp4突变体中rps8转录本编辑的缺失不是与其共转录的rpl16-rpl14多顺反子转录本积累缺陷的二级影响（图一）。

图一

osatp4突变体在冷胁迫下还表现出白化的表型，而回补已编辑的rps8转录本到突变体中能够有效提高突变体中叶绿素含量，表明rps8的有效表达对于水稻低温生长至关重要（图二）。

图二

最后通过对ATP4的P基序的密码的解析，发现在rps8编辑位点的上游有一段与PPR密码吻合的序列，该序列正好与已知的参与rps8编辑的DUA1的结合序列形成一个茎环结构。据此，该文提出ATP4可以通过结合在前端的序列打开二级结构从而使DUA1可以行使其编辑功能（图三）。

图三

该工作不光揭示了PPR-SMR蛋白出人意料的拥有参与RNA编辑的新功能，也证明了叶绿体基因的RNA编辑在冷胁迫过程中起到重要作用，且预测PPR-SMR家族的其他的蛋白也可能有着类似的功能。华中农业大学博士研究生张景虹为本文第一作者，周菲副教授为本文通讯作者。华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室林拥军教授和美国俄勒冈大学的Alice Barkan教授对该研究给予了极大的指导和支持。该研究受到了国家自然科学基金、华中农业大学校自主科技创新基金，以及美国国家科学基金的支持。

来源：frontiersin 植物科学最前沿

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