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植物所科研人員揭示葉綠體基因轉錄調控的新機制

  轉錄調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控下暫時停止轉錄,而在條件具備情況下繼續進行轉錄延伸。這一類精細調控現象被稱爲“轉錄暫停”。轉錄暫停已經發現40多年,但是最近才發現植物中也具有轉錄暫停現象。然而,植物中尚未發現轉錄暫停因子,葉綠體中是否存在轉錄暫停現象也不清楚。 

  最近,中國科學院植物研究所卢庆陶研究组与中科院遗传所、山东农业大学相关科研团队合作,利用波谱学、分子生物学和生物化学方法,首次揭示了轉錄暫停因子mTERF5特異調控葉綠體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,發現mTERF5缺失導致植物生長發育遲緩與光系統II (PSII) 活性顯著下降,這是因爲mTERF5調控葉綠體psbEFLJ操縱子轉錄本的積累,而psbEFLJ操縱子編碼PSII複合體中多個重要蛋白亞基,對植物生長發育至關重要。進一步研究表明,mTERF5特異性結合psbEFLJ操縱子DNA上轉錄起始位點下遊+30+50區域,引起葉綠體編碼的RNA聚合酶(PEP)在psbEFLJ轉錄過程中産生轉錄延伸暫停,從而有助于mTERF5招募PEP複合體中的關鍵組分pTAC6組裝到PEP複合體中,形成更高活性的PEP複合體,進而促進psbEFLJ操縱子的转录。 

  該研究證明了葉綠體中普遍存在轉錄暫停現象,爲植物葉綠體轉錄調控的分子機制提供了新的認識。 

  該研究成果于522日在線發表于國際學術期刊Molecular Plant。盧慶陶研究組丁順華副研究員和博士研究生張毅爲論文共同第一作者,山東農業大學盧從明教授爲通訊作者,中科院遺傳所汪迎春研究組參與了部分工作。該研究得到了國家自然科學基金委重點項目、科技部國家重點基礎研發計劃項目、中科院前沿科學重點研究項目、中科院戰略性先導專項(B類)、科技部國家重大科學儀器開發專項的資助。 

  文章鏈接:  

  www.cell.com/molecular-plant/fulltext/S1674-2052(19)30172-8 

  (光合實驗室供稿) 

   

  轉錄暫停因子mTERF5調節葉綠體psbEFLJ操縱子转录的工作模型 


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