南科大郭紅衛團隊在Nature發布植物小RNA領域突破性研究成果

4月29日,南方科技大學生物系教授郭紅衛課題組在《自然》(Nature)雜志發表了以“Plant 22-nt siRNAs mediate translational repression and stress adaptation”為題的研究成果。該論文通過在特定突變體中鑒定到大量植物內源22nt siRNA,揭示了擬南芥22nt小RNA介導翻譯抑制與脅迫適應性的重要生物學功能,是植物小RNA領域的一項突破性研究成果。

RNA是生命遺傳信息傳遞的核心載質,遺傳信息從DNA到RNA到蛋白質構成了分子生物學的中心法則。RNA的種類和形式極為多樣,新型肺炎冠狀病毒(COVID-19)就是一種RNA病毒。RNA干擾是生物免疫病毒入侵的重要機制,RNA干擾通過長度為20-24個核苷酸單位(nucleotide, nt)的小RNA來調控靶基因RNA。小RNA,包括miRNA (microRNA)和siRNA (small interfering RNA),對于動植物的生長發育和抗性至關重要。模式植物擬南芥基因組一共編碼四個DCL蛋白(DCL1-4),其中,關于DCL2切割后產生的22nt siRNA學界知之甚少,尤其植物內源產生的22nt siRNA的種類、功能及作用機制尚不清楚。

郭紅衛課題組此次在Nature上發表的研究結果,通過探索22nt siRNA的生物學功能和作用機理,揭示了植物中22nt siRNA可以在特定的RNA降解缺失情況下產生并大量擴增,并通過抑制靶標mRNA的翻譯這一新機制發揮重要生物學功能。此前,該課題組已在Science雜志上發表了在細胞質雙向RNA降解缺失時大量21nt siRNA產生并剪切mRNA的重要工作。至此,郭紅衛課題組系統建立了植物特定長度的內源siRNA 的產生、作用機制以及生物學功能的模型,在RNA降解和RNA干擾關聯機制這一重要的前沿研究領域建立了國際領先的地位和優勢。

南方科技大學為該論文第一單位,郭紅衛為論文通訊作者。訪問學生吳輝輝博士(北京大學)和研究助理教授李博生為該論文共同第一作者。郭紅衛實驗室成員潘亞婕、唐賢禮、令狐黔艷、劉躍林、盛世欣、張新巖以及日本東京大學教授Iwakawa,北京林業大學教授夏新莉、東北林業大學教授唐中華、南方科技大學副教授翟繼先及其實驗室成員馮麗和張洪為該論文共同作者并為研究做出重要貢獻。該工作得到了國家自然科學基金、科技部國家重點研發計劃、廣東省創新創業團隊基金和深圳市科創委基金的大力支持。

編輯 陳冬云

(作者:讀特記者 韓文嘉 通訊員 何穎)

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