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    我国青年学者在植物N6-甲基腺嘌呤动态可逆调控研究取得重要进展

    日期 2017-12-20   来源:化学科学部   作者:张艳 郑企雨 杨俊林 陈拥军  【 】   【打印】   【关闭

      在国家自然科学基金项目(项目编号:21432002,21372022,21210003)等资助下,北京大学化学与分子工程学院何川/贾桂芳课题组在高等植物N6-甲基腺嘌呤(m6A)动态可逆调控的研究中取得重要进展。研究成果以“ALKBH10B is An RNA N6-Methyladenosine Demethylase Affecting Arabidopsis Floral Transition”(ALKBH10B是影响拟南芥成花转换的N6-甲基腺嘌呤去甲基酶)为题,于2017年11月27日在The Plant Cell(《植物细胞》)在线发表,论文链接:http://www.plantcell.org/content/early/2017/11/27/tpc.16.00912。

      N6-甲基腺嘌呤(m6A)是mRNA上最丰富的修饰,遍布于真菌、动物以及植物当中。在哺乳动物中,N6-甲基腺嘌呤由甲基转移酶复合物引入,由去甲基酶(FTO,ALKBH5)去除,并由N6-甲基腺嘌呤结合蛋白识别并发挥功能。在高等植物中,人们对这一转录后修饰的详细研究主要集中于甲基转移酶复合物。然而,m6A在高等植物中是否动态可逆的一直没有确切的结论。该课题组充分利用其在m6A去甲基酶领域的研究经验,对这一悬而未决的问题进行探索。通过序列比对,找到拟南芥中N6-甲基腺嘌呤修饰潜在的去甲基酶ALKBH10B,着重研究它的去甲基功能及其在拟南芥生命活动中的调控作用。首先,体外表达纯化的ALKBH10B蛋白对单链短RNA和全长的拟南芥mRNA都有明显的m6A去甲基活性,ALKBH10B的去甲基功能影响拟南芥mRNA的m6A水平,ALKBH10B缺失导致显著的晚花表型。在ALKBH10B的T-DNA插入突变体中,FT基因mRNA的甲基化水平升高;而相应地,其mRNA稳定性也较野生型Columbia-0更低,最终导致FT的mRNA水平在突变体中显著低于野生型。同样,FT上游的SPL3SPL9也在突变体中也有更高的mRNA甲基化水平,更快的mRNA降解和更低的mRNA水平。由此确证ALKBH10B通过影响FTSPL3SPL9影响拟南芥的成花诱导。此外,研究人员分别对野生型和ALKBH10B突变体进行RNA-seq和m6A-IP-seq。测序结果表明,ALKBH10B广泛影响了拟南芥mRNA的甲基化谱。对覆盖突变体中高、低甲基化peaks基因的功能注释显示,ALKBH10B缺失影响的基因功能与所观察到的alkbh10b-1突变体表型相吻合(见图)。

      自人体中第一个N6-甲基腺嘌呤去甲基酶FTO的发现起,这一RNA转录后修饰得到越来越广泛的研究。上述工作确证在高等植物中N6-甲基腺嘌呤同样是动态可逆的,揭示高等植物生命活动调节中一个尚不为人所知的层面,也为植物化学生物学研究RNA表观遗传学提供新的范式。

    图. N6-甲基腺嘌呤去甲基酶ALKBH10B通过m6A介导调控拟南芥开花转化机理