研究揭示RNA去甲基化酶的氧化還原修飾調控番茄果實成熟機制

活性氧作為重要的信號分子，在植物抵御病原菌侵染、響應逆境脅迫以及維持正常生長發育的多個生物學過程中發揮重要的調控作用。在多種活性氧分子中，過氧化氫具有較長的半衰期，可調控干細胞分化、花粉管伸長、氣孔發育、果實成熟等植物發育過程，但過氧化氫如何與其他信號途徑協同作用，共同調控植物發育過程卻不甚清楚。

中國科學院植物研究所秦國政研究組以番茄果實為研究對象發現，過氧化氫可引起m⁶A RNA去甲基化酶SlALKBH2發生氧化修飾形成同源二聚體，促進SlALKBH2蛋白穩定，保障其在果實成熟過程中發揮功能。這揭示了過氧化氫信號協同m⁶A修飾調控果實成熟的新機制。

m⁶A RNA甲基化修飾廣泛存在于真核生物的mRNA分子上，參與調控多個生物學途徑。研究推測，前期工作鑒定到的m⁶A去甲基化酶SlALKBH2作為雙加氧酶，自身可能存在氧化還原修飾。為了驗證這一假設，研究將SlALKBH2編碼基因在煙草中瞬時表達并利用過氧化氫進行處理。結果顯示，SlALKBH2對過氧化氫敏感，在氧化條件下通過分子間二硫鍵形成同源二聚體。在番茄果實成熟過程中，研究同樣觀察到SlALKBH2形成同源二聚體的現象，且過氧化氫處理增強二聚體形成。進一步，研究發現，過氧化氫處理可加速番茄果實成熟進程，而這一現象在slalkbh2突變體材料中顯著減弱，說明SlALKBH2氧化修飾參與過氧化氫誘導的果實成熟調控。

為鑒定在同源二聚體形成過程中發揮關鍵作用的半胱氨酸，研究對SlALKBH2分子中的10個半胱氨酸進行單點或組合突變，發現第39位半胱氨酸對同源二聚體的形成至關重要。進一步，分析表明，氧化修飾使SlALKBH2蛋白質更加穩定，但不影響其去甲基化酶活性。研究通過篩選和鑒定SlALKBH2的互作蛋白發現，硫氧還蛋白還原酶SlNTRC與SlALKBH2發生相互作用。SlNTRC能夠調控SlALKBH2的氧化還原狀態，進而影響SlALKBH2的蛋白質穩定性和生物學功能。

上述研究建立了活性氧信號與表觀轉錄組之間的內在聯系，增進了科研人員對植物發育和果實成熟分子機制的認知，為利用基因編輯技術改良作物品種提供了新的策略和方法。

1月10日，相關研究成果在線發表在《自然-植物》（Nature Plants）上。研究工作得到國家自然科學基金、中國科學院穩定支持基礎研究領域青年團隊計劃、博士后創新人才支持計劃等的支持。

論文鏈接

研究簡報

SlALKBH2氧化修飾參與過氧化氫誘導的番茄果實成熟調控