湖南大学于峰课题组综述RNA代谢介导的环境适应性

近日，湖南大学生物学院于峰课题组在国际权威杂志Plant, Cell & Environment发表了题为“Two environmental signal-driven RNA metabolic processes: alternative splicing and translation”的综述论文。该文章根据课题组长期从事的RNA生物学研究领域，系统总结了植物通过RNA代谢的两个主要过程（可变剪接和mRNA翻译），应答光信号、非生物胁迫及生物胁迫，从而适应环境生长，深入解析了RNA结合蛋白在环境适应性中的功能，并提出RNA代谢介导环境适应性领域亟需回答的多个关键问题。

1.环境信号总论

作为固着生物，植物进化多种信号识别策略感知环境信号，例如光、冷、干旱以及生物胁迫。对于光信号，植物可以通过光敏色素、蓝光受体和紫外受体感知。当植物面临生物胁迫时，植物细胞膜上的模式受体会特异识别PAMPs，激活下游信号。然而，当植物经历非生物胁迫时，这些胁迫信号通常会导致植物细胞内钙离子浓度的差异以及产生ROS信号。同时，植物体内的激素和多肽信号也会生成用于应答非生物胁迫信号。为了适应环境，植物会动态地整合各种机制以响应环境信号。

2.mRNA可变剪接在环境响应中的功能

mRNA选择性可变剪接会导致单个基因产生多个mRNA变体，增加了植物编码蛋白质能力。多种环境信号可以触发植物的选择性可变剪接，包括光照、温度、离子浓度、渗透压和脱落酸。可变剪接调控机制主要是为了快速响应环境信号，在环境条件改变下，植物需要立即终止这些mRNA的生产，以减少翻译过程相关的能量消耗。通过选择性剪接形成的非生产性剪接形式将被无义介导的mRNA衰变途径进一步降解。目前对于外界环境信号介导的可变剪接过程，认识较为清晰的有光信号途径介导的可变剪接。而非生物胁迫信号和生物胁迫介导的可变剪接调控有待于进一步加强。

3.mRNA翻译在环境响应中的功能

当细胞致力于生长和增殖时，翻译是必不可少的。当植物因生长消耗或压力而缺乏营养和能量供应时，必须减少蛋白质的生产，这样细胞才能利用有限的资源生存。TOR作为mRNA翻译的中心协调器，在光、病原菌和非生物胁迫应答中都起到重要作用。

4.展望

尽管在植物RNA代谢领域取得了许多进展，但仍有许多问题需要回答。（i） 许多RNA结合蛋白参与剪接调控过程，但RNA结合蛋白如何被上游因子特异性调控？RNA结合蛋白在植物的应激反应中是特异性的还是常见的？RNA结合蛋白的活性是否改变？（ii）RNA结合蛋白通常会经历相分离，RNA代谢中相分离的调节功能是什么？（iii）众所周知，细胞具有信号异质性，当不同组织或细胞感知到相同信号时，它们之间的选择性剪接在多大程度上不同？（iv）RNA结构对RNA代谢的影响是什么？（v） 植物高通量单细胞测序已经取得了巨大进展，但可以开发出什么样的单分子水平RNA代谢观察系统来快速实时分析RNA代谢对各种信号的动态响应？

湖南大学生物学院汪龙助理教授和博士后徐凡为本文的共同第一作者，湖南大学于峰教授为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、湖南省科技创新计划基金的资助。

湖南大学生物学院于峰课题组综合利用拟南芥、水稻、杂草等植物系统，聚焦受体激酶RLK调控的根部生物学与RNA生物学等方向开展创新性探索，详情请见http://grjl.hnu.edu.cn/p/FFD7C7A9294091F134482129CFAD0763。因科研项目需要，课题组长期招募博士后研究员，诚邀优秀青年学者加盟！有意者请将个人简历发送至邮箱feng_yu@hnu.edu.cn，申请材料予以保密，我们将对符合条件者尽快组织面试。

原文链接：

https://doi.org/10.1111/pce.14537

本文转载自植物科学最前沿

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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