2024年11月6日，生科院劉琳副教授課題組與北京大學(xué)陳雪梅院士團(tuán)隊(duì)合作在Nature Index期刊The Plant Cell（1區(qū)TOP，影響因子10.0）在線發(fā)表題為“ALTERED MERISTEM PROGRAM1 impairs RNA silencing through repressing the biogenesis of a subset of inverted repeats-derived siRNAs in Arabidopsis”研究論文，揭示了AMP1和AGO1調(diào)節(jié)反向重復(fù)序列衍生的siRNA生物發(fā)生的新機(jī)制。
RNA 沉默通過 DNA 甲基化、組蛋白修飾、mRNA 切割或翻譯抑制，在轉(zhuǎn)錄或轉(zhuǎn)錄后水平上對(duì)基因表達(dá)產(chǎn)生負(fù)向調(diào)節(jié)。植物small RNA主要分為miRNA和siRNA兩大類。AMP1和AGO1 在miRNA介導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄后基因沉默 (PTGS) 過程中發(fā)揮重要作用, 而其在siRNA生物發(fā)生過程中的作用還不清楚。
該研究在尋找AMP1 及其同源物 LIKE-AMP1 (LAMP1) 在 miRNA 介導(dǎo)的翻譯抑制之外的作用時(shí)發(fā)現(xiàn)，在amp1 lamp1雙突變體中，由反向重復(fù)序列引發(fā)的沉默作用加劇。作者將amp1 lamp1 植物與廣泛使用的 RNAi 報(bào)告系 SUC:SUL (SS) 雜交，其中韌皮部特異性啟動(dòng)子 (SUC) 驅(qū)動(dòng)葉綠素生物合成基因 SULPHUR (SUL；也稱為 CHLORINA42) 的人工反向重復(fù)序列 (IR) 表達(dá)。SS 轉(zhuǎn)錄本產(chǎn)生靶向內(nèi)源性 SUL 的 siRNA，導(dǎo)致明顯的葉脈萎黃，這種沉默作用是 ARGONAUTE 1 (AGO1)依賴性的。AMP1 和 LAMP1 通過抑制 AGO1)蛋白水平來抑制 Pol II 依賴的 IR 基因轉(zhuǎn)錄進(jìn)而影響SUL-siRNA的水平。AMP1/LAMP1 缺乏對(duì)SUL-siRNA的影響可以通過 AGO1 過表達(dá)來重現(xiàn)。研究發(fā)現(xiàn)在人工 SS 系統(tǒng)中觀察到的 AMP1 LAMP1 突變的影響可以擴(kuò)展到內(nèi)源性反向重復(fù)序列，例如 IR71 或 At5g22960。該研究揭示了 IR - siRNA 生物合成中兩個(gè)以前未知的參與者——AGO1（促進(jìn) IR 轉(zhuǎn)錄）和 AMP1（通過抑制 AGO1 表達(dá)間接抑制 IR 轉(zhuǎn)錄）。
北京大學(xué)陳雪梅院士和深圳大學(xué)副教授劉琳為本文的共同通訊作者，深圳大學(xué)副研究員李晶（現(xiàn)海南大學(xué)副教授）、美國(guó)加州大學(xué)河濱分校Brandon Le和北京大學(xué)陳雪梅課題組co-PI王旭峰，為論文共同第一作者。深圳大學(xué)教授莫蓓莘、副教授高磊、中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院(深圳)農(nóng)業(yè)基因組研究所副研究員王碎抗、美國(guó)加州大學(xué)河濱分校博士Ye Xu和北京大學(xué)博士研究生李浩參與了本研究并對(duì)該工作提供了重要的指導(dǎo)和幫助。國(guó)家自然科學(xué)基金、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、北京RNA生物學(xué)先進(jìn)中心（BEACON）、蛋白質(zhì)與植物基因研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、北大-清華生命科學(xué)聯(lián)合中心、深圳市基礎(chǔ)研究面上項(xiàng)目、深圳大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)培育計(jì)劃以及深圳大學(xué)合成生物學(xué)研究中心科研基金的資助。
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