aBIOTECH | 郭惠珊团队揭示DCL3蛋白参与RNAi信号系统传递的新功能

 Jianhua Zhao aBIOTECH 2023-12-19 15:41 发表于北京

由双链RNA（double-strand RNA，dsRNA）诱导的RNA沉默（RNA interference or RNA silencing，RNAi）是真核生物基因表达调控的保守机制。在植物中，dsRNA被Dicer-like（DCL）蛋白加工成20-24 nt小RNA（small RNA，sRNA），sRNA与Argonaute（AGO）蛋白结合形成RNA沉默复合物（RNA-induced silencing complex，RISC）并通过碱基互补配对识别靶标基因，在转录或转录后水平调控基因表达。研究发现，sRNA不仅能够在其生成的细胞中发挥作用，还能够通过长距离运输诱发非细胞自主的系统性RNAi。此外，植物还能够将自身保守的miRNA传递到病原真菌细胞，降解真菌致病基因进而抑制其致病性。RNAi信号在体内及物种间传递的分子机制是当前研究热点，而鉴定参与植物体内RNAi信号系统传递的关键蛋白，有助于阐明sRNA在不同物种间传递的分子机制。

近日，中国科学院微生物研究所郭惠珊团队在aBIOTECH杂志发表了题为“The RNA-binding domain of DCL3 is required for long-distance RNAi signaling”的研究论文。

作者利用早期构建的一个可诱导的RNAi系统，对植物内源基因非自主性RNAi进行深入研究。在该系统中，可诱导的外源沉默序列（exo-Pdsi）能够引起植物内源基因（PDS）沉默，导致被诱导的叶片发生白化；RNAi信号通过长距离传递引起系统叶叶脉白化（图1），该系统能够直观的指示RNAi信号的系统性传递。

图1  pX7-Pdsi诱导表达系统

图1 pX7-Pdsi诱导表达系统

一般认为，DCL3定位在细胞核中，负责加工产生24-nt sRNA，参与转录水平基因沉默。蛋白功能结构域分析发现，DCL3蛋白除了加工sRNA所需的两个RNase III结构域，还包含一个RNA结合结构域（RNA binding domain，RBD）。因此，作者进一步对RNase III和RBD结构域是否参与了RNAi信号系统传递进行研究。

综上所述，该研究揭示了DCL3蛋白参与RNAi信号系统传递的新功能，并证实DCL3蛋白RNA结合活性是RNAi信号系统传递所必需的。

该研究得到了国家自然科学基金委重点项目（32020103003）和新疆生产建设兵团科技计划项目（2022DB014）的资助。中国科学院微生物研究所郭惠珊课题组博士后李洁为该文章第一作者，郭惠珊课题组赵建华研究员为该论文通讯作者。

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