Advanced Science:PPR-SMR:植物中潜在的序列特异性RNA内切酶
发布时间: 2019-05-30 浏览次数: 13

RNA内切酶不但在生物体内发挥着重要的调控作用,而且作为生物学工具,具有重要的应用前景。但是,目前发现的RNA内切酶,由于不能特异地识别底物,而大大限制其作为RNA工具酶的应用。

PPRPentatricopeptide repeat)家族蛋白所有真核生物中广泛存在,但是PPR家族成员数量极大地增加,达到了400-1000个。这些PPR蛋白几乎全部定位于叶绿体或线粒体。到目前为止,大量的研究将 PPR蛋白与叶绿体和线粒体的基因表达调控直接联系起来。可以说,一个典型的PPR蛋白通过信号肽定位于叶绿体或线粒体,直接与叶绿体或线粒体中的一个或多个转录本结合,从而参与了叶绿体与线粒体中 RNA的编辑、内含子的剪接、前体 RNA 的加工、RNA 的稳定性以及翻译效率等生物学过程。

模式生物拟南芥中,有8PPR蛋白的C末端存在SMRSmall MutS-related)结构域,构成了PPR-SMR亚家族。近年来山东农业大学卢从明教授团队致力于PPR-SMR亚家族的研究,并在植物中首次发现PPR-SMR亚家族成员SOT1SMR结构域拥有核酸内切酶活性。SOT1可以通过PPR结构域特异地结合叶绿体23S rRNA前体,然后它的SMR结构域切割23S rRNA前体,最终促进23S rRNA的成熟,因此可以说SOT1是一个天然的序列特异型RNA内切酶将为RNA操作提供一种新的潜在工具。除此之外,他们还对SOT1PPR结构域进行了工程改造,使改造后的SOT1可以靶向其它的RNA底物,并行使RNA内切酶功能(PNAS., 2017, 114, E1554-E1563)。

近日,实验室卢从明教授团队应邀在国际知名学术期刊Advanced Science发表题为 “The Enigmatic Roles of PPR-SMR Proteins in Plants”的综述文章。该综述首先介绍了近些年在植物PPR-SMR相关领域的研究进展,并深入探讨了PPR-SMR蛋白在植物中的重要作用,以及它们具体的工作机制。该综述还对拟南芥所有PPR-SMR蛋白的SMR结构域进行了深入分析,并预测了它们的核酸内切酶活性。除此之外,作者还提出可以将SOT1开发成一种新的RNA操作工具,并应用到叶绿体和线粒体RNA干扰、农作物病毒防御等领域。为了促使序列特异型RNA内切酶进入深层次应用,作者还提出可以开发人工PPR-SMR系统,基本思路如下:根据RNA底物序列人工订制PPR模块,然后进一步融合高核酸酶活性的SMR结构域。

    该综述发表在Advanced Science(DOI:10.1002/advs.201900361)上。卢从明团队博士研究生张毅为论文第一作者,卢从明教授为论文通讯作者。(原创:MaterialsViews


     网址:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/advs.201900361