中國科學院植物研究所科研人員揭示葉綠體基因轉錄調(diào)控的新機制

轉錄調(diào)控是基因表達過程中的基礎機制。在轉錄過程中，RNA聚合酶會在一些因子的調(diào)控下暫時停止轉錄，而在條件具備情況下繼續(xù)進行轉錄延伸。這一類精細調(diào)控現(xiàn)象被稱為“轉錄暫停”。轉錄暫停已經(jīng)發(fā)現(xiàn)40多年，但是最近才發(fā)現(xiàn)植物中也具有轉錄暫停現(xiàn)象。然而，植物中尚未發(fā)現(xiàn)轉錄暫停因子，葉綠體中是否存在轉錄暫停現(xiàn)象也不清楚。

中國科學院植物研究所盧慶陶研究組與中科院遺傳所、山東農(nóng)業(yè)大學相關科研團隊合作，利用波譜學、分子生物學和生物化學方法，首次揭示了轉錄暫停因子mTERF5特異調(diào)控葉綠體psbEFLJ操縱子轉錄的分子機制。研究人員使用葉綠素熒光成像技術，篩選了擬南芥的T-DNA插入突變體庫，發(fā)現(xiàn)mTERF5缺失導致植物生長發(fā)育遲緩與光系統(tǒng)II（PSII）活性顯著下降，這是因為mTERF5調(diào)控葉綠體psbEFLJ操縱子轉錄本的積累，而psbEFLJ操縱子編碼PSII復合體中多個重要蛋白亞基，對植物生長發(fā)育至關重要。進一步研究表明，mTERF5特異性結合psbEFLJ操縱子DNA上轉錄起始位點下游+30到+50區(qū)域，引起葉綠體編碼的RNA聚合酶（PEP）在psbEFLJ轉錄過程中產(chǎn)生轉錄延伸暫停，從而有助于mTERF5招募PEP復合體中的關鍵組分pTAC6組裝到PEP復合體中，形成更高活性的PEP復合體，進而促進psbEFLJ操縱子的轉錄。該研究證明了葉綠體中普遍存在轉錄暫停現(xiàn)象，為植物葉綠體轉錄調(diào)控的分子機制提供了新的認識。

該研究成果于2019年5月22日在線發(fā)表于國際學術期刊《Molecular Plant》上。