Plant Physiology | 法国农科院王传德博士揭示PPR蛋白参与线粒体3’端RNA稳定的分子机制

RNA稳定性以及最终的RNA降解是调控细胞器RNA质量和数量的重要步骤。线粒体RNA的成熟需经过由核酸内切酶和外切酶参与的末端加工过程，从而避免转录本被进一步降解，同时也界定了转录本的末端。植物线粒体mRNA的5’和3’末端由不同的分子过程所产生，5’末端主要由核酸内切酶加工完成；而3’末端的形成则涉及了3’-to-5’核酸外切酶，它从3’端开始剪切前体mRNA，直到被RNA结合蛋白或RNA二级结构所阻止。线粒体基因的3’端的侧翼序列对相应mRNA的稳定性具有很大的影响。然而很长一段时间内，线粒体mRNA的3’端加工及稳定的分子机制，以及与其它转录后调控事件的关系，并未得到足够充分的探讨。

近日，法国农业科学院IJPB研究所细胞器团队王传德博士等人在植物学著名期刊Plant Physiology发表了题为“Pentatricopeptide repeat protein MTSF3 ensures mitochondrial RNA stability and embryogenesis”的研究论文，揭示了细胞核编码的PPR蛋白MTSF3参与线粒体nad2 mRNA 3’端加工的分子机制，以及转录本的3’端加工成熟与内含子反式剪接之间的紧密关联。

为了深入理解线粒体mRNA的3’端加工过程，申请人通过一系列遗传与生化分析，成功鉴定到了一个未知PPR蛋白MTSF3的分子功能：MTSF3蛋白结合于线粒体nad2基因的成熟mRNA和一个前体mRNA nad2b的3’末端，阻碍核酸外切酶的行进，发挥保护作用。由于前体mRNA nad2b与另一个独立转录的前体mRNA nad2a通过内含子反式剪接，去除内含子从而产生成熟的nad2 mRNA，因而不同于MTSF2只参与了一个前体mRNA的3’末端加工，MTSF3携带了两个错综复杂的功能，即同时参与了前体和成熟mRNA的3’端加工事件，并影响了内含子剪接。此外，此项研究还从侧面证实了，线粒体呼吸链复合物Ⅰ在植物早期胚胎发育中的重要作用，当相关突变体积累的残留复合体Ⅰ的数量不足时，植物胚胎发育异常，导致胚胎致死现象。

值得一提的是，这是该研究团队继MTSF1参与线粒体nad4成熟mRNA (NAR 2013, https://doi.org/10.1093/nar/gkt337), MTSF2参与nad1前体mRNA的3’端的加工和稳定 (NAR 2017, https://doi.org/10.1093/nar/gkt337) 后又一次深入解析线粒体mRNA加工成熟过程; 然而不同于MTSF1和MTSF2，只参与了一个成熟和前体mRNA的3’末端加工，本研究则揭示了MTSF3携带了两个错综复杂的功能，即同时参与了前体和成熟mRNA 的3’末端加工事件，并影响了内含子剪接。

文章链接：https://academic.oup.com/plphys/advance-article-abstract/doi/10.1093/plphys/kiac309/6617846?redirectedFrom=fulltext

转自：植物生物技术Pbj

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