RNA修饰是转录后调控中一种重要的表观遗传修饰方式,广泛存在于动物、植物和微生物等物种中。研究表明,RNA修饰可以通过调控细胞内RNA的剪切、稳定性和翻译效率等,影响RNA功能、蛋白丰度,进而影响细胞分化、发育、胁迫响应等各种生物学过程。但是,在植物中关于RNA修饰仍存在大量未知,比如病原菌侵染植物时RNA修饰动态调控转录后重编程的分子机制仍不清楚。2024年9月24日,Nature Plants期刊上发表了슬롯 추천게임教师题为“Dynamics of epitranscriptomes uncover translational reprogramming directed by ac4C in rice during pathogen infection”的研究论文,系统的分析了稻瘟菌侵染前后宿主细胞的mRNA翻译重编程,发现了RNA乙酰化修饰作为调控mRNA翻译效率的重要转录后修饰,在水稻抵御稻瘟菌过程中发挥了重要作用。
为揭示RNA修饰在转录后重编程中的关键作用,本研究系统性的鉴定了稻瘟菌侵染前后翻译重编程mRNA和6种主要RNA修饰(m1A、2’O-Nm、ac4C、m5C、m6A、m7G)的差异修饰位点。相关性分析表明,具有RNA修饰的mRNA比不具有RNA修饰的mRNA展现更高的丰度和翻译效率。生物学过程富集分析表明,在稻瘟病侵染后,生长发育进程相关基因的mRNA翻译效率显著降低,免疫信号通路相关基因的mRNA翻译效率显著增强。更为重要的是,该团队发现稻瘟病侵染时,RNA乙酰化修饰动态和mRNA翻译重编程显著正相关。深入分析表明,富集于密码子第三位的RNA乙酰化修饰(ac4C)增强了脂质代谢和茉莉酸合成相关mRNA的翻译效率。RNA乙酰基转移酶OsNAT10作为调控RNA乙酰化修饰的关键因子,参与调控水稻抗病性。在OsNAT10敲除突变体中,水稻体内mRNA乙酰化水平显著降低,茉莉酸合成受阻,植株对稻瘟病的抗性降低。该研究为通过表观重编程提高作物抗病性提供了新的基因资源,并为阐明RNA修饰平衡水稻产量和抗性的分子机理奠定了坚实基础。
国家重点实验室副教授陆翔、博士研究生何曜、已毕业硕士郭瑾俏、硕士研究生王岳和言茜为论文的共同第一作者,슬롯 추천게임王静教授、国家重点实验室陈学伟教授、陆翔副教授为论文的共同通讯作者。该研究得到了国家科技重大专项-生物育种,国家自然科学基金,以及四川省自然科学基金的资助。
图1.水稻RNA修饰对翻译效率和稻瘟病抗性调控作用模式图
值得一提的是,本研究是슬롯 추천게임近期在Developmental Cell(2024年7月17日)、Nature Communications(2024年9月11日)发表的关于水稻抗病与生长平衡机制的第三篇CNS子刊。