《发育细胞》：南昌大学王东团队发现长链非编码RNA调控植物ABA应答的新机制

转录因子通过激活或抑制基因的表达，在植物的生长发育、形态建成及对外界环境的反应中起着重要的调控作用，而进入细胞核对于转录因子发挥功能至关重要。

北京时间2023年6月7日晚23时，南昌大学王东团队在Developmental Cell在线发表论文，揭示长链非编码RNA ARTA可以通过调控转录因子入核来影响植物对ABA的应答。

南昌大学生命科学学院王东教授为该文的通讯作者，杨俊博士和贺热情博士为共同第一作者。

长链非编码RNA（lncRNA）是一类长度大于200 个核苷酸且不具备编码蛋白质功能的RNA转录本。在植物中，lncRNA在开花、雄性不育、营养代谢、生物和非生物胁迫应答等生物过程中均发挥了重要作用。2017年，王东博士等在The Plant Journal杂志上发表论文，鉴定到了一个ABA诱导表达的基因间长链非编码RNA TE-lincRNA11195（重命名为ABA Response regulation TE-lincRNA，ARTA）。脱落酸（ABA）是重要的植物激素之一，大量研究表明ABA在介导植物应答非生物逆境胁迫如干旱、高盐和低温等方面具有重要的调控作用。ARTA功能突变，导致植物在幼苗期表现出对ABA的不敏感，同时在ABA处理下ARTA突变体的萌发率也明显高于野生型，这些结果暗示该lncRNA参与了植物对ABA的响应，但其作用的分子机理尚不清楚。

在王东教授的指导下，博士后杨俊和讲师贺热情等发现长链非编码RNA ARTA能够与importin β类似蛋白SAD2结合，导致SAD2与MYB7的结合被破坏，使MYB7入核受阻，从而解除了MYB7在细胞核中对ABI5的抑制作用。同时，他们还发现外源ABA处理也会造成MYB7蛋白核质分布的改变，达到与ARTA表达类似的结果。

研究人员首先通过转录组分析、RT-qPCR和western blot鉴定到一个ARTA直接调控的靶基因ABI5，然后，通过酵母三杂交筛选到了与ARTA直接相互作用的蛋白，importin β类似蛋白SAD2，并通过体内外实验验证了ARTA-SAD2的互作。同时，在SAD2蛋白中鉴定到了一个长度为100个氨基酸的lncRNA结合区域（LRBR）。研究人员还解析了MYB7负调控ABI5表达的机制，同时分别分析了ARTA表达和ABA处理对SAD2和MYB7结合的影响，发现SAD2-MYB7互作与MYB7蛋白的核质分布发生了改变。最后，研究人员通过创建相应的植物遗传材料，系统解析了ARTA与SAD2、MYB7和ABI5在植物ABA应答中的遗传关系。

图. ARTA在ABA应答中介导MYB7入核的模型

机制研究表明，当植物在正常生长条件下，MYB7通过结合SAD2且被其转运进入细胞核，从而抑制ABI5的表达。然而，在ABA处理或干旱胁迫的条件下，ARTA转录水平上调，其转录本与细胞核中SAD2结合，导致MYB7与SAD2互作被破坏，进而使SAD2转运MYB7入核受阻，解除了MYB7对ABI5表达的抑制作用，使得ABI5表达上调。这一发现揭示了长链非编码RNA作为转录因子入核调节因子影响植物ABA应答的新功能，丰富了长链非编码RNA的功能与作用机制。

该研究项目得到国家自然科学基金、江西省自然科学基金以及陕西省重点研发计划的资助。同时该研究得到了南昌大学朱友林教授和蒋丽芸博士、广东省科学院王振宇研究员和顾进宝博士、澳大利亚阿德莱德大学David L Adelson教授和屈志鹏博士、西北农林科技大学占祥强教授、中国农业科学院作物科学研究所高英副研究员和深圳大学健康科学中心国际癌症中心李思思教授的大力支持。

相关论文信息：

https://doi.org/10.1016/j.devcel.2023.05.003

转自：“小柯生命”微信公众号

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