2023年12月2日，中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心Chanhong Kim研究組在Plant Cell在線(xiàn)發(fā)表了題為“m⁶A reader ECT1 drives mRNA sequestration to dampen SA-dependent stress responses in Arabidopsis”的研究論文。該研究為闡明m⁶A驅(qū)動(dòng)的mRNA修飾及其對(duì)植物脅迫響應(yīng)的復(fù)雜影響提供了新見(jiàn)解。

　　N⁶-甲基腺苷（m⁶A）修飾是真核生物mRNA最普遍的轉(zhuǎn)錄后修飾，它受到寫(xiě)入蛋白和擦除蛋白的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)調(diào)控（Wang and Zhao, 2016; Shen et al., 2019; Shen and Yu, 2021）。m⁶A修飾通過(guò)m⁶A閱讀蛋白的直接結(jié)合，影響mRNA的代謝從而在植物生理的各個(gè)方面起著關(guān)鍵的作用，包括生長(zhǎng)、發(fā)育以及脅迫響應(yīng)（Wang and Zhao, 2016; Shen et al., 2019; Shen and Yu, 2021）。然而，植物研究領(lǐng)域關(guān)于m⁶A閱讀蛋白的生物學(xué)意義及其在mRNA代謝中的作用模式還處于起步階段。

　　在過(guò)去多年的研究中，KIM研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了葉綠體ROS與脅迫相關(guān)的植物激素信號(hào)通路之間存在著密切的相互影響。值得關(guān)注的是，主要產(chǎn)生于光系統(tǒng)II中的單線(xiàn)態(tài)氧（¹O₂）會(huì)誘導(dǎo)一批已知的水楊酸（SA）響應(yīng)基因的表達(dá)。同樣地，SA也能誘導(dǎo)一系列¹O₂響應(yīng)基因的表達(dá)。通過(guò)對(duì)SA或¹O₂產(chǎn)生的條件型突變體展開(kāi)研究，能以非侵入的方式揭示錯(cuò)綜復(fù)雜的信號(hào)交互機(jī)理。具體來(lái)說(shuō)，轉(zhuǎn)錄共調(diào)控因子LSD1（Lesion Simulating Disease 1）是SA依賴(lài)性細(xì)胞死亡的抑制因子。擬南芥lsd1突變體由于缺失LSD1，在葉綠體¹O₂釋放后，表現(xiàn)出不受控的細(xì)胞死亡特點(diǎn)。該現(xiàn)象促使我們對(duì)LSD1的互作組展開(kāi)研究，旨在鑒定更多參與¹O₂和SA信號(hào)間相互影響的蛋白組分。

　　本研究由此發(fā)現(xiàn)，LSD1與大多數(shù)假定的m⁶A閱讀蛋白在細(xì)胞質(zhì)凝聚體內(nèi)（例如處理小體和應(yīng)激顆粒）存在著重要關(guān)聯(lián)。值得注意，ECT1（EVOLUTIONARILY CONSERVED C-TERMINAL REGION 1）是SA介導(dǎo)的植物脅迫響應(yīng)中發(fā)揮重要作用的m⁶A閱讀蛋白。ECT1蛋白能對(duì)SA或病原菌做出響應(yīng)，發(fā)生液-液相分離并形成細(xì)胞質(zhì)生物分子凝聚體，如處理小體和應(yīng)激顆粒。該過(guò)程中ECT1通過(guò)分隔SA誘導(dǎo)且m⁶A修飾的mRNAs（SA-m⁶A-mRNAs），促進(jìn)這些mRNAs在細(xì)胞質(zhì)凝聚體中的降解或者儲(chǔ)存。因此如圖1所示，這種機(jī)制能減輕SA介導(dǎo)的脅迫應(yīng)激反應(yīng)。與此一致，過(guò)表達(dá)ECT1會(huì)導(dǎo)致植物中細(xì)菌繁殖的增加，由于SA-m⁶A-mRNAs的降解增強(qiáng)。

　　這些發(fā)現(xiàn)改變了我們對(duì)m⁶A閱讀蛋白及其在SA和¹O₂信號(hào)網(wǎng)絡(luò)中作用的理解。該研究不僅為新研究途徑鋪平了道路，還為揭示參與信號(hào)交互的關(guān)鍵信號(hào)組分以及系統(tǒng)性解析這些復(fù)雜的信號(hào)級(jí)聯(lián)提供了可能。

　　中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心Chanhong Kim研究員為論文的通訊作者，中國(guó)科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心Keun Pyo Lee副研究員、博士后劉開(kāi)瑋、Eun Yu Kim副研究員（現(xiàn)任昆山杜克大學(xué)教授）為該論文的共同第一作者。該研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金和中國(guó)科學(xué)院先導(dǎo)研究計(jì)劃的資助。

　　論文鏈接：https://academic.oup.com/plcell/advance-article/doi/10.1093/plcell/koad300/7458110?searchresult=1

圖1. （A）人類(lèi)YTHDF1和擬南芥ECT1的YTH結(jié)構(gòu)域與m⁶A修飾的mRNAs復(fù)合物的三維結(jié)構(gòu)。右圖所示為形成m⁶A結(jié)合芳香籠的氨基酸。（B）水楊酸（SA）驅(qū)動(dòng)ECT1蛋白重定位到細(xì)胞質(zhì)凝聚體中。（C）攜帶PrLD和YTH結(jié)構(gòu)域的ECT1完整蛋白及其結(jié)構(gòu)域刪除突變型的示意圖。（D）PrLD在SA誘導(dǎo)的細(xì)胞質(zhì)ECT1凝聚體中的關(guān)鍵作用。（E）ECT1凝聚體如何抵消SA誘導(dǎo)的植物脅迫響應(yīng)提出的模型。