北京分子科学国家研究中心

贾桂芳课题组与合作者揭示RNA结合蛋白EHD6激活m6A结合蛋白并通过相分离调控水稻抽穗开花的分子机制

发布时间：2024-05-20

来源：北京大学化学与分子工程学院 | 发布时间：2024-05-20 | 【打印】【关闭】

　　水稻是全球最主要的粮食作物之一，其中抽穗开花期是决定品种地区和季节适应性的关键形状。因此挖掘新的抽穗调控基因，解析抽穗期的分子机制，对培育高产、优良、广适的水稻品种具有重要意义。RNA表观遗传学是近些年来的新兴研究领域，其中m⁶A是真核生物mRNA内部分布最广以及最重要的RNA修饰。此前研究发现该化学修饰会被特定的m⁶A结合蛋白（Reader）识别并调控mRNA稳定性、选择性多聚腺苷酸化等功能。然而，目前水稻抽穗期是否受到m⁶A的调控还尚不清楚，m⁶A调控翻译的分子机制仍有待解析。近日，北京分子科学国家研究中心贾桂芳课题组与万建民院士南京农业大学团队合作在Molecular Plant期刊发表了题为“The RNA binding protein EHD6 recruits the m⁶A reader YTH07 and sequesters OsCOL4 mRNA into phase-separated ribonucleoprotein condensates to promote rice flowering ”的研究论文。该论文揭示了RNA结合蛋白EHD6通过m⁶A途径介导的相分离过程调控水稻抽穗期的机制。

　　该研究定位克隆到一个在长短日照均能促进水稻抽穗的基因Early Heading Date 6（EHD6）。该基因编码一个含有PrLD和RRM结构域的RNA结合蛋白，亚细胞定位实验显示EHD6在细胞质内发生液液相分离形成散点状分布的无膜凝聚物，这种散点状定位的无膜凝聚物是由PrLD结构域介导产生。为了进一步研究它的分子机制，通过酵母双杂交筛库及多种验证实验，证实EHD6与含有YTH结构域的m⁶A结合蛋白YTH07存在互作关系。体内外的试验发现EHD6能够促进YTH07高效结合m⁶A，并且FA-CLIP实验发现EHD6可以与YTH07共同靶向结合m⁶A修饰的基因。进一步研究发现EHD6还能促进YTH07的相分离，通过形成无膜凝聚物阻滞抽穗抑制基因OsCOL4的蛋白积累，解除对下游基因Ehd1的转录抑制，产生更多的成花素，从而促进水稻抽穗（图一）。该研究不仅揭示了RNA结合蛋白与YTH家族相互作用的新机制，还为水稻抽穗期调控提供了重要的基因资源，为水稻育种及相关领域的研究提供了新的思路和参考。

　　图一. EHD6调控水稻抽穗的分子机制

　　北京分子科学国家研究中心贾桂芳研究员、南京农业大学周时荣教授、万建民院士为该论文的共同通讯作者，贾桂芳课题组博士后宋培哲、万建民院士课题组博士研究生崔松为该论文的共同第一作者，该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、北京分子科学国家研究中心、北大-清华生命科学联合研究中心、核糖核酸北京研究中心的资助。

　　文章链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S1674205224001503

　　贾桂芳课题组长期从事RNA化学修饰调控与功能研究，近期，他们发现植物拟南芥细胞质tRNA和叶绿体tRNA和rRNA上存在C²-甲基腺嘌呤（m²A）修饰并鉴定到相应的甲基转移酶，并解析tRNA上37号位m²A修饰调控蛋白翻译的分子机制（Nature Communication, 2024, 15, 1025）；与上海交大张良课题组合作利用二硫键化学交联技术和抗体辅助共结晶方法获得人源RNA修饰N1-甲基腺嘌呤（m¹A）去甲基酶ALKBH3与核酸晶体结构，解析ALKBH3识别单链核酸和对m¹A去甲基化学反应机制（Angewandte Chemie International Edition, 2024,63(7), e202313900）；与广州大学关跃峰课题组合作发现RNA去甲基酶FTO促进大豆基因编辑效率（Molecular Plant, 2024, 17, 363-366）。值得一提的是，贾桂芳课题组近期还与万建民院士团队合作鉴定到水稻RNA修饰m⁶A去甲基酶并解析其调控水稻雄性不育的分子机制（Plant Biotechnology Journal, 2024, doi: 10.1111/pbi.14354）。