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林荣呈组发现四吡咯合成酶参与RNA编辑新机制
  四吡咯代谢途径广泛存在于动物、植物和微生物中,如人体内的血红素以及植物的叶绿素都经该途径合成,对包括呼吸作用和光合作用在内的生命活动具有不可缺少的作用。核糖核酸(RNA)编辑是真核生物的一种重要调控方式,可在基因序列不变的情况下产生蛋白质的多样性。之前,人们尚不清楚四吡咯代谢途径与RNA编辑两个迥然不同的过程之间存在的联系。 

  林荣呈研究组与植物所及德国柏林洪堡大学科研人员合作,以模式植物拟南芥为研究对象,对四吡咯代谢途径中的原卟啉原氧化酶(PPO1)进行了深入研究。研究发现,编码PPO1的基因缺失使叶绿素含量明显降低,并且叶绿体内18个RNA编辑位点(已知共有34个位点)的编辑效率产生了不同程度的下降,从而导致参与光合作用循环电子传递的NDH复合物缺失及其功能丧失。科研人员通过分子生物学、生物化学和遗传学等手段进一步研究发现,PPO1能够通过其中22个氨基酸与叶绿体定位的MORF家族蛋白相互结合,起到稳定MORF蛋白的作用。而MORF蛋白又与能识别RNA编辑位点的特定PPR蛋白形成复合体,该复合体可以结合到需要编辑的RNA位点上,最终实现RNA编辑,意味着RNA编辑需要多种不同性质的蛋白协同来发挥作用。 

  研究首次发现四吡咯生物合成途径中的酶参与RNA编辑,不仅拓展了人们对四吡咯合成酶功能多样性的认识,而且揭示了RNA编辑机制的复杂性。研究同时暗示四吡咯合成酶在进化过程中既有保守的催化功能,又可衍生出其它的生物学功能。 

  1月13日,研究结果在《美国国家科学院院报》(PNAS)以“Tetrapyrrole biosynthetic enzyme protoporphyrinogen IX oxidase 1 is required for plastid RNA editing”为题在线发表。博士研究生张帆为该论文的第一作者,林荣呈为通讯作者。 

  研究工作得到国家自然科学基金委和中科院百人计划项目资助。 



图:PPO1与MORF蛋白互作对叶绿体RNA进行编辑。

(A)拟南芥ppo1突变体表现型;(B)ppo1突变使NDH复合物亚基缺失;

      (C)PPO1与MORF蛋白相互作用;(D)PPO1不同突变对RNA编辑的影响。

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