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北林分子育种团队在新型非编码RNA转录调控机制方面取得新进展

来源:光明网 2018-08-26 20:04





近日,国际植物学TOP期刊《Plant Biotechnology Journal》(IF: 7.443, 植物学一区)发表北京林业大学林木分子育种创新团队研究成果,题目是“Osmotic stress-responsive promoter upstream transcripts (PROMPTs) act as carriers of MYB transcription factors to induce the expression of target genes in Populus simonii”。该论文阐述了新型非编码RNA的转录调控作用,引起国际同行的广泛关注。

精准的转录调控是植物维持生长发育以及应对外界环境因子刺激的最重要生存手段。目前已经建立起了比较完善的编码蛋白基因的调控网络,基因-基因之间的相互作用机制也逐渐清晰,对于指导人们了解植物生长发育以及逆境胁迫响应过程中的分子调控机制具有重要意义。

然而,在基因组转录产物中,编码蛋白的基因仅占1~2%,其余98%以上的转录产物由非编码RNA组成。由于非编码RNA的生物合成来源复杂,多种类型的非编码RNA形成机制以及如何行使转录调控等科学问题尚未得到系统解析。

为此,张德强教授团队在杨树中发现了一种在基因上游区域转录的一种新型长链非编码RNA—PROMPTs。通过对其结构特征和表达分析表明PROMPTs是一类二级结构稳定并且对逆境胁迫敏感的转录调控分子。共表达分析建立了由PROMPTs参与的5个独立共表达网络。其中干旱胁迫响应上调共表达网络核心节点NM1(PROMPT_1281)在杨树自然群体中存在两个结构稳定的优势单倍型,两者具有相似的二级结构但是表达模式迥异。联合利用类水滑石纳米颗粒转化技术对其二级结构调控功能进行了解析,结果显示PROMPT_1281不存在与基因组相互作用的结构,推测其在接受调控信号后形成一个表达浓度梯度,通过与MYB转录因子的结合,在空间上梯度影响拥有相同顺式作用元件的共表达基因。

该研究首次系统地阐明了PROMPTs二级结构的转录调控作用,为全面解析非编码RNA的转录调控机制提供了一个崭新视角,揭示了长链非编码RNA对于系统构建植物逆境胁迫响应转录调控网络的重要意义。

北京林木分子设计育种高精尖中心青年研究员、生物学院副教授宋跃朋是该论文的第一作者,博士生轩安然、卜琛皞参与了该研究的具体实验工作。该研究受到十三五国家重点研发课题(No. 2016YFD0600102)和国家自然科学基金项目(No. 31400553 和 31770707)的资助。(生物谷Bioon.com)

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