來自華中農業大學生命科學學院,作物遺傳改良國家重點實驗室的研究人員發現水稻中的一類DNA轉座子具有翻譯抑制功能,這揭示了微小反向重復轉座元件的新功能,對研究其他重復序列的功能提供了借鑒意義,同時也拓寬了對于轉座子的認識。
這一研究成果公布在3月3日的Nature Communications雜志上,文章的通訊作者是華中農大生命科學技術學院教授熊立仲,第一作者為沈建強博士生,這項研究使我們更深入了解基因組中轉座子的生物學功能。
水稻作為全世界最重要的糧食作物和模式植物之一,其基因組中含有大量的轉座子(transposable element),尤其是微小反向重復轉座元件(miniature inverted-repeat transposable element,MITE),這使水稻成為研究轉座子起源、轉座和功能的最佳模式植物。曾被認為是“垃圾DNA”的轉座子是真核生物基因組中重要的組成成分,在基因組進化過程中發揮著巨大作用。轉座子一般可分為反轉錄轉座子和DNA轉座子。
之前的研究顯示,反轉錄轉座子可以轉錄為mRNA一部分,調控mRNA的選擇性剪接,選擇性加尾,穩定和翻譯。本研究表明,DNA轉座子能抑制內源蛋白Ghd2的翻譯,從而調控水稻開花時間、株高和每穗粒數。這個發現對進一步了解MITE的生物學功能具有重要意義。
在最新研究中,研究人員發現存在于基因3′非翻譯區(3′untranslated region)中的微小反向重復轉座元件(MITE)可以被植物內源DCL蛋白識別并切割,從而形成不完整的mRNA。這種mRNA可能會進一步影響自身的翻譯,而抑制翻譯產物的積累。人為切除該基因非翻譯區的MITE,則會上調此基因的翻譯產物。這些結果證實,DNA轉座子具有抑制mRNA翻譯的功能。
基因組中重復序列的功能探究,一直是生命科學中最前沿的領域之一。近來,越來越多的功能基因組研究發現,微小反向重復轉座元件(MITE)在基因組中的插入或缺失,是單子葉植物獲得新性狀的來源。本研究揭示了微小反向重復轉座元件的新功能,對研究其他重復序列的功能提供了借鑒意義,同時也拓寬了我們對于轉座子的認識。
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