選擇性多聚腺苷酸化調控植物開花的分子機制

　　選擇性多聚腺苷酸化(Alternative Polyadenylation, APA)是真核生物中廣泛存在的一種基因表達調控機制。隨著高通量測序技術的發展和完善，APA 越發成為新的基因轉錄與翻譯調控的研究熱點。在擬南芥和哺乳動物中，超過70%的轉錄本具有多個poly(A)位點。選擇性多聚腺苷酸化極大地增加了真核生物轉錄組以及蛋白組的多樣性和復雜性，因此研究該過程如何被調控對于研究基因表達的調控機制具有重要的生物學意義。開花是擬南芥從營養生長向生殖生長轉變過程中的重要事件，受到極為復雜而精細的調控。此前有研究表明植物開花與APA調控有關，但是其中的機制尚不明確。

　　中國科學院遺傳與發育生物學研究所曹曉風研究團隊發現了擬南芥中一個新的mRNA 3’端加工因子HLP1(屬于hnRNP A/B家族)通過調控mRNA 3’端加工來控制植物開花的分子機制。研究發現hlp1 突變體中的開花抑制因子FLC 表達量顯著上升，因而突變體呈晚花表型。通過在植物體內建立了HITS-CLIP/CLIP-Seq (High-throughput sequencing of RNAs isolated by the cross-linking immunoprecipitation)技術，在全基因組范圍構建了HLP1-RNA的互作圖譜，發現HLP1結合到許多參與RNA代謝以及開花調控基因的轉錄本上，并且其結合位點顯著富集在mRNA的內含子以及3’UTR中的多聚腺苷酸化位點附近(A-rich以及U-rich元件上)，提示它在mRNA 3’端形成過程中起作用。進一步在基因組水平檢測hlp1突變體中poly(A)位點選擇的變化發現HLP1調控了數千個轉錄本poly(A)位點的選擇，其中包括了FCA (開花促進因子，抑制FLC的表達)。 HLP1可以直接結合到FCA轉錄本的兩個poly(A)位點上，并促進遠端poly(A)位點的使用，從而產生有生物學功能的全長FCA 轉錄本來抑制FLC 的表達。

　　該研究通過鑒定新的3’端加工因子HLP1入手，在植物中首次成功建立了大規模鑒定RNA結合蛋白所結合的靶位點的新方法(HITS-CLIP/CLIP-seq技術)，構建了RNA結合蛋白及其靶RNA在全基因組水平上的互作圖譜，進一步解析了APA調控植物開花的機制，對于研究RNA結合蛋白參與調控植物生長發育具有重要的指導意義。

　　該研究6月23日在線發表于Cell Research (DOI：10.1038/cr.2015.77)，曹曉風研究組博士后張勇、顧連峰以及客座博士生侯毅峰為文章的并列第一作者，研究員曹曉風和副研究員劉春艷為共同通訊作者。該研究受到科技部重大研究計劃、國家自然科學基金委、農業部轉基因重大研究專項和植物基因組學國家重點實驗室的資助。