【Science】突破！抑制翻译可使植物从减数分裂转为有丝分裂

在被子植物中，单倍体配子由减数分裂产生。减数分裂过程中，DNA只复制一次，而细胞连续分裂两次，最终形成的4个子细胞中染色体数目只有母细胞的一半。在二倍体阶段向单倍体阶段过渡过程中，伴随着细胞分裂机制的重编程；减数分裂完成后，又重新过渡回有丝分裂。尽管研究发现，TDM1（THREE-DIVISION MUTANT 1）、SMG7（SUPPRESSOR WITH MORPHOGENETIC EFFECTS ON GENITALIA 7）等在拟南芥中参与了减数分裂的退出；但TDM1是如何调控减数分裂退出的，其分子机制仍不清楚。2022年8月4日，Science在线发表了捷克马萨里克大学Karel Riha团队及其合作者题为“Meiotic exit in Arabidopsis is driven by P-body–mediated inhibition of translation”的研究论文。该研究发现TDM1可通过与SMG7的互作整合到P-body中，并进一步招募翻译起始复合物到P-body中，从而抑制翻译并使细胞从减数分裂中退出；揭示了TDM1调控减数分裂退出的分子机制。

DOI: 10.1126/science.abo09TDM1是一个减数分裂特异性蛋白，主要在减数分裂前期I的晚期表达。通过亚细胞定位，该研究首先观察到TDM1可在减数分裂II期间整合到P-body胞浆复合体中；但TDM1本身并不引发P-body的形成，只是被已形成的P-body招募。有趣的是，SMG7在减数分裂II中可与TDM1共定位于P-body胞浆复合体中。利用荧光互补实验（BiFC），该研究发现，SMG7可与TDM1互作，且SMG7 N端的14-3-3样结构域是互作所必需的。同时，SMG7 C端的朊蛋白结构域(prion-like)介导了它在P-body胞浆复合体的定位（Figure 1）。这些这些结果表明，SMG7通过与TDM1的互作，从而将TDM1整合到P-body胞浆复合体中。

通过smg7-6的抑制型突变体筛选，该研究鉴定到翻译起始因子eIFiso4G2的突变可促进smg7-6退出减数分裂。同时，利用TDM1酵母双杂筛选，研究人员发现eIFiso4G2和eIFiso4G1都能与TDM1互作。通过BiFC，该研究进一步证实了TDM1与eIF4G因子之间的相互作用，且可共定位在P-body中；但eIF4G本身表现为在细胞质中均一表达（Figure 2）。利用TDM1与eIF4G因子的共表达，研究人员证实，TDM1可将eIF4G因子招募到P-body中。由于eIF4G因子是eIF4F和eIF4A1复合体的支架蛋白，TDM1也可招募eIF4F和eIF4A1复合体到P-body中。

利用荧光恢复实验（FRAP），研究人员发现P-body中淬灭的TDM1信号不能恢复，而eIF4G信号可从P-body中快速切换到细胞质中。这些结果表明，在减数分裂II期间，TDM1可赋予P-body临时募集eIF4F复合物的能力。因为P-body与翻译抑制有关，加上eifiso4G2突变逆转了smg7-6植物无法退出减数分裂的表型；研究人员推测，减数分裂的退出是通过抑制翻译来实现的，配子体通过这种机制来终止减数分裂并实现向有丝分裂的转变。利用翻译抑制剂CHX，该研究发现，在减数分裂II末期对tdm1使用CHX可防止减数分裂后染色体的异常分离，并诱导有序的胞质分裂和四分体的形成（Figure 3）。

总而言之，该研究揭示了TDM1调控减数分裂退出的分子机制：TDM1与SMG7的N端互作，并通过SMG7的C端共定位到P-body中；TDM1与翻译起始复合物eIF4F中的eIF4G因子互作并招募eIF4F，使其暂时隔离在P-body中并抑制翻译，终止减数分裂；减数分裂退出后，eIF4F重回到细胞质中，并重启翻译，从而实现减数分裂向有丝分裂的转变。

来源：MP植物科学

转自：iPlants

如有侵权，请联系本站删除！