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近日*遺傳與發(fā)育生物學研究所曹曉風實驗室以模式植物擬南芥為材料，結(jié)合蛋白組學、轉(zhuǎn)錄組學和遺傳學等研究手段，揭示了對稱性雙甲基化在mRNA前體拼接過程中的重要作用，闡釋了AtPRMT5參與調(diào)控植物生長發(fā)育過程的分子機制。研究成果在線發(fā)表于期刊《美國*院刊》（PNAS）上。
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領導該項研究的曹曉風博士早年就讀于北京大學生命科學學院。2002年曾入選中科院“百人計劃”，2003年獲國家杰出青年基金，2006年在“百人計劃中期評估中獲得，2008年獲得美國杜邦青年科學家獎?，F(xiàn)任*遺傳與發(fā)育生物學研究所植物基因中心副主任。其研究小組的主要科研方向為DNA及組蛋白甲基化和小分子RNA調(diào)控機理。
蛋白質(zhì)是生物體結(jié)構(gòu)與功能的基本單位，是所有生命活動的物質(zhì)基礎和生理功能的重要執(zhí)行者。蛋白質(zhì)翻譯后修飾是調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)生物學功能的關鍵步驟之一，作為基因產(chǎn)物幾乎所有的蛋白質(zhì)都要經(jīng)過翻譯后的剪切修飾才能成為成熟蛋白質(zhì)。目前已發(fā)現(xiàn)的蛋白質(zhì)翻譯后修飾形式已經(jīng)多達100種以上，其中蛋白質(zhì)*甲基化是一種非常重要的蛋白翻譯后共價修飾，參與調(diào)控細胞的多種重要的生命過程。蛋白質(zhì)*甲基化由一類被稱為蛋白質(zhì)*甲基轉(zhuǎn)移酶（PRMT）的蛋白家族催化完成，主要分為非對稱性雙甲基化（I型）和對稱性雙甲基化（II型）。AtPRMT5是擬南芥中一個主要的II型蛋白*甲基轉(zhuǎn)移酶，能夠催化組蛋白和非組蛋白的對稱性雙甲基化，參與調(diào)控植物生長發(fā)育的各個過程，包括葉片形態(tài)、生長速率、以及通過下調(diào)開花抑制基因FLC的表達而促進開花等過程。但是目前，對于AtPRMT5參與植物生長發(fā)育的分子機制的認識還非常有限。
曹曉風研究員及其研究團隊利用蛋白組學手段，鑒定了AtPRMT5的體內(nèi)非組蛋白底物，其中包括一些與RNA代謝相關的蛋白。隨后利用高通量轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)（RNA-seq）來檢測RNA代謝的變化。研究結(jié)果表明AtPRMT5的缺失會導致大量的mRNA前體的拼接出現(xiàn)異常，而這些mRNA參與植物生長發(fā)育的多個過程，如非生物刺激響應，光合作用，溫度響應等。以開花時間調(diào)節(jié)為例，在atprmt5突變體中，開花調(diào)節(jié)基因FLK（FLOWERING LOCUS KH DOMAIN）的異常拼接會導致其正常功能轉(zhuǎn)錄本的減少和蛋白水平的下降，從而造成FLC的上調(diào)以及晚花的表型。由此可知，AtPRMT5通過調(diào)控植物生命周期各個階段中mRNA前體的正確加工，保證了植物正常的生長發(fā)育過程。
擬南芥*甲基轉(zhuǎn)移酶AtPRMT5的功能研究為AtPRMT5介導的對稱性雙甲基化參與調(diào)節(jié)mRNA前體拼接提供了體內(nèi)的直接證據(jù)；同時為深入開展PRMT5的研究提供了全新的思路，將其功能從轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)水平擴展到了轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)水平，具有重要的參考意義。
此項研究得到了重大研究計劃、973和國家自然科學基金項目的資助。
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