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万建民院士团队联合揭示水稻开花分子调控新机制

植物科学最前沿 · 公众号 · · 2024-05-11 10:20

正文

5月9日，万建民院士团队与北京大学贾桂芳团队合作在 Molecular Plant 发表了题为 The RNA binding protein EHD6 recruits the m6A reader YTH07 and sequesters OsCOL4mRNA into phase-separated ribonucleoprotein condensates to promote rice flowering 的研究论文。 该论文揭示了RNA结合蛋白通过m6A途径介导的 相分离过程调控水稻抽穗期 的机制。

水稻是全球最主要的粮食作物之一，抽穗期是决定品种地区和季节适应性的关键性状，影响水稻的产量和品质。挖掘新的抽穗期基因，解析抽穗期分子调控机制，对培育高产、优质、广适的水稻品种具有重要意义。

m6A是指RNA分子中腺嘌呤的N6位置上发生的甲基化修饰，是真核生物mRNA中最常见和最重要的RNA修饰之一。研究发现该修饰被m6A阅读器（Reader）识别后具有影响mRNA的稳定性、前体RNA的剪接、选择性多聚腺苷酸化和促进翻译等生物学功能。然而，水稻抽穗期是否受到m6A途径的调控并不清楚；另外，近年来的研究发现m6A还会参与翻译抑制过程，但是其分子机制仍有待解析。

本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在细胞质内呈现散点状分布，这种散点状定位是由PrLD结构域介导的相分离引起的。

进一步酵母双杂交筛库发现EHD6能够与含有YTH结构域的m6A阅读器蛋白YTH07互作，随后利用Pull-down、BiFC、Co-IP等多种试验进行了验证。体内外的试验发现EHD6能够促进YTH07高效结合m6A，并且CLIP-seq等实验发现EHD6结合的靶基因大部分具有m6A修饰，同时YTH07结合的靶基因大约80%也是EHD6的靶基因。进一步研究发现EHD6还能促进YTH07的相分离，通过形成凝聚物阻滞了抽穗抑制基因OsCOL4从mRNA翻译为蛋白质的过程，减少了OsCOL4的蛋白积累，进而解除了对下游基因Ehd1的转录抑制，产生更多的成花素，促进水稻抽穗。

本研究不仅发现了RNA结合蛋白通过与YTH家族互作高效结合m6A的现象，揭示了m6A通过相分离抑制蛋白积累的分子机制，还为水稻抽穗期调控提供了EHD6、YTH07等基因资源。

万建民院士课题组崔松博士和北京大学贾桂芳教授课题组宋培哲博士后为本论文的共同第一作者，万建民院士、周时荣教授和贾桂芳教授为该论文的共同通讯作者，该研究得到了国家重点研发计划项目、国家自然科学基金项目、江苏省自然科学基金项目和生物育种钟山实验室项目的资助。

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