RNA編輯廣泛存在于植物的線粒體和葉綠體中。RNA編輯作為一種RNA轉(zhuǎn)錄后加工機(jī)制，對于調(diào)控基因表達(dá)具有重要意義。RNA C-U的編輯是胞嘧啶（C）經(jīng)過脫氨轉(zhuǎn)變?yōu)槟蜞奏ぃ║）的過程。在此過程中，PPR （pentatricopeptide repeat）結(jié)構(gòu)域通常負(fù)責(zé)識別編輯位點(diǎn)，而DYW結(jié)構(gòu)域則負(fù)責(zé)提供脫氨酶活性完成C-U的編輯。然而，E類和E+類PPR蛋白因缺失DYW結(jié)構(gòu)域無法單獨(dú)完成脫氨過程，需要分別通過招募脫氨酶PCW1（PPR motif, coiled-coil, and DYW domain-containing protein 1）和DYW2進(jìn)行RNA編輯。目前，盡管在玉米中已有多個(gè)PPR蛋白被報(bào)道參與RNA的編輯過程，但仍有許多RNA編輯因子有待于進(jìn)一步挖掘。

 

　　近日，中國科學(xué)院遺傳與發(fā)育生物學(xué)研究所陳化榜研究組撰寫的題為DEFECTIVE KERNEL 56 functions in mitochondrial RNA editing and maize seed development的研究論文，在線發(fā)表在《植生生理》（Plant Physiology，DOI：10.1093/plphys/kiad598）上。

 

　　本研究鑒定了一個(gè)影響玉米籽粒發(fā)育的DEK56基因。DEK56編碼一個(gè)線粒體定位的E類PPR蛋白。該蛋白突變后造成玉米籽粒胚胎發(fā)生和胚乳發(fā)育停滯，籽粒種皮顏色發(fā)白、皺縮。研究通過STS-PCRseq（strand- and transcript-specific RNA sequencing）分析發(fā)現(xiàn)，突變體dek56中21個(gè)線粒體基因的48個(gè)編輯位點(diǎn)C-U的編輯效率發(fā)生了明顯改變。其中，matR（maturase-related）-1124位點(diǎn)C-U的編輯幾乎完全喪失。進(jìn)一步，研究發(fā)現(xiàn)，DEK56能夠在ZmMORFs（Multiple Organellar RNA Editing Factors）和ZmGRP23 （GLUTAMINE-RICHPROTEIN23）的輔助下招募PCW1來完成RNA C-U的編輯。此外，RT-PCR和RT-qPCR結(jié)果表明，線粒體氧化磷酸化基因nad4（NADH dehydrogenase subunit 4）的內(nèi)含子1和3的剪接效率在dek56中顯著降低。這種剪接缺陷直接導(dǎo)致nad4的轉(zhuǎn)錄和翻譯水平下降，造成線粒體復(fù)合物I組裝異常、活性降低，從而引起能量供應(yīng)不足，最終導(dǎo)致玉米籽粒敗育。基于上述成果，該研究揭示了PPR蛋白DEK56在線粒體RNA編輯和玉米籽粒發(fā)育方面的重要作用。

 

　　研究工作得到國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃的支持。