植物內源激素油菜素內酯負調控miRNA靶基因的翻譯抑制

　　植物體內非常重要的小分子非編碼RNA——miRNA在翻譯水平介導的靶標基因抑制是一種非常保守的基因沉默機制。在模式植物擬南芥中，miRNA被裝載到其效應分子ARGONAUTE1（AGO1）蛋白上，以堿基互補配對的方式與其靶標mRNA結合，最終誘導細胞質中靶基因mRNA的切割，或者在內質網中抑制靶基因mRNA的翻譯。與此一致的是，AGO1蛋白在細胞質、內質網、以及細胞核中均有分布。然而，AGO1在不同亞細胞區間的分布和定位模式與其介導靶基因沉默的方式和效率是否有關尚不清楚。

　　JIPB近日在線發表了復旦大學生命科學學院鄭丙蓮課題組題為“Brassinosteroids inhibit miRNA-mediated translational repression by decreasing AGO1 on the endoplasmic reticulum”的研究論文（https://doi.org/10.1111/jipb.13139）。該研究發現植物內源激素油菜素內酯（brassinosteroids, BR）通過干擾miRNA效應蛋白AGO1在內質網上的分布和定位模式，負調控miRNA介導的靶基因的翻譯抑制。

　　鄭丙蓮課題組研究發現在BR生物合成受損的擬南芥rot3突變體中，多個miRNA靶基因的轉錄水平不受影響，但是其蛋白水平明顯降低；外源BR處理擬南芥植物則會導致miRNA靶基因的蛋白水平明顯上調，且轉錄水平不發生變化。這些結果說明BR負調控miRNA介導的靶基因的翻譯抑制。隨后，通過亞細胞定位觀察發現，外源BR的處理導致miRNA的效應蛋白AGO1在內質網上的分布降低，且定位模式發生紊亂；相反，無論在BR合成缺陷突變體 (det2和rot3) 還是BR受體bri1突變體中，AGO1在內質網上的分布和定位均增加。這些結果進一步說明BR負調控miRNA介導的靶基因的翻譯抑制是通過減少AGO1在內質網上的分布有關。令人意外的是，該研究還發現AGO1與ROT3直接相互作用，且該相互作用完全依賴于ROT3蛋白上的兩個GW repeat 結構域，反過來最終促進ROT3功能的發揮。綜合以上結果，該研究證明了植物激素BR可以通過抑制AGO1在內質網上的分布來負調控miRNA介導的翻譯抑制，為理解miRNA途徑與植物內源激素途徑相互交流的調控機制研究提供了重要線索。

　　油菜素內酯負調控miRNA介導的靶基因的翻譯抑制

　　（A）擬南芥根部細胞中AGO1和ER標記蛋白在外源BR處理前后的亞細胞定位，標尺是10 μm；（B）油菜素內酯負調控miRNA介導的靶基因的翻譯抑制的模型。

　　鄭丙蓮課題組近年來在植物小RNA及套索RNA等非編碼RNA的功能和作用機制研究領域內取得了一系列進展。這篇文章進一步揭示了miRNA作用方式如何受到內源激素調控的新機制。在讀博士生王泰云為該論文的第一作者，鄭丙蓮研究員為通訊作者。該工作得到國家自然科學基金的資助。