RRM（RNA recognition motif）結(jié)構(gòu)是RNA-binding protein的一類重要結(jié)構(gòu)域；由約80-90個(gè)氨基酸組成，包含保守的RNP1和RNP2序列基序，是細(xì)胞內(nèi)調(diào)控RNA的主要因子和關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)。這類結(jié)構(gòu)域蛋白參與轉(zhuǎn)錄、剪接、mRNA穩(wěn)定性和翻譯等多種生物學(xué)過(guò)程。RRM結(jié)構(gòu)蛋白是植物調(diào)控生長(zhǎng)發(fā)育和應(yīng)對(duì)環(huán)境適應(yīng)的重要調(diào)節(jié)因子，它們參與植物正常生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程如器官發(fā)育、光周期響應(yīng)和激素信號(hào)傳導(dǎo)等，同時(shí)應(yīng)對(duì)環(huán)境脅迫（包括干旱、鹽、高溫和低溫）和病原侵染等（Lorkovi? et al., 2002; Fan et al., 2024; Zhang et al., 2022）。盡管如此，目前仍有大量RRM結(jié)構(gòu)蛋白的功能仍然尚不清楚。解析植物RRM結(jié)構(gòu)蛋白的功能及其調(diào)機(jī)理，對(duì)于揭示植物基因表達(dá)的精細(xì)調(diào)控，為作物遺傳改良提供新的理論方向。

近日，新加坡淡馬錫生命科學(xué)研究院申莉莎研究員課題組在ScienceAdvances發(fā)表了題為Site-specific phosphorylation of LRP regulatesFLCchromatin looping and flowering的研究論文，首次揭示了一個(gè)新型RRM結(jié)構(gòu)蛋白調(diào)控植物開花的作用機(jī)制。

該項(xiàng)研究首次報(bào)道到了一個(gè)未被研究且功能未知的RRM結(jié)構(gòu)蛋白LRP（LATE-FLOWERING RRM-CONTAINING PROTEIN），序列比對(duì)分析發(fā)現(xiàn)，該蛋白含有保守的RRM結(jié)構(gòu)域。作者進(jìn)一步地創(chuàng)制了多種不同類型的突變體和轉(zhuǎn)基因回補(bǔ)材料，明確了LRP在長(zhǎng)日照和短日照均可以促進(jìn)開花，而且主要是在細(xì)胞核中發(fā)揮功能。為了進(jìn)一步地研究LRP是如何影響植物開花，作者通過(guò)轉(zhuǎn)錄組測(cè)序和基因表達(dá)分析分析，鑒定到了FLC（FLOWERING LOCUS C）是LRP調(diào)控開花的主要下游因子；同時(shí)flc-3可以抑制lrp-1的晚花表型；且在lrp-1突變體，F(xiàn)LC mRNA和新生FLC（nascent FLC）水平均處于較高的水平，說(shuō)明LRP對(duì)FLC轉(zhuǎn)錄表達(dá)的重要影響。隨后作者通過(guò)ChIP-qPCR分析發(fā)現(xiàn)，LRP可以直接結(jié)合在

FLC

此外，研究發(fā)現(xiàn)，LPR直接和PRP4KA蛋白互作，且LRP可以特異性地被PRP4KA磷酸化。PRP4KA是一類含有典型的激酶結(jié)構(gòu)域（kinase domain）的蛋白，prp4ka突變體呈現(xiàn)晚花的表型，且這種晚花表型可以被flc-3所抑制，進(jìn)一步地遺傳分析LRP和PRP4KA在參與調(diào)控開花中通過(guò)同樣的途徑。隨后通過(guò)PRP4KA-LRP組分的磷酸化質(zhì)譜數(shù)據(jù)分析和系列的突變體實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，鑒定到了LRP序列上Ser17位點(diǎn)在PRP4KA介導(dǎo)的磷酸化修飾中特異性調(diào)控開花的重要作用。同時(shí)，PRP4KA影響LRP的蛋白穩(wěn)定性，且對(duì)LRP參與影響的FLC的轉(zhuǎn)錄和基因環(huán)的形成有著重要作用。

圖1. PRP4KA-LRP-FLC調(diào)控植物開花模式圖

綜上，該研究首次闡明了一個(gè)新型的RRM結(jié)構(gòu)蛋白LRP在植物開花調(diào)控中的重要功能，明確了‘PRP4KA-LRP-FLC’在精準(zhǔn)調(diào)控植物開花中的機(jī)理，豐富了RRM結(jié)構(gòu)域蛋白在影響轉(zhuǎn)錄的新機(jī)制，為未來(lái)作物改良和設(shè)計(jì)育種提供理論支持。

新加坡淡馬錫生命科學(xué)研究院樊勝博士為論文第一作者， 張禹博士、朱紹波博士、滕珍鋒博士、張琦琦博士以及河北農(nóng)業(yè)大學(xué)閻媛媛教授參與了這項(xiàng)工作，申莉莎研究員為通訊作者。該研究得到了新加坡國(guó)立研究基金會(huì)和淡馬錫生命科學(xué)研究院的支持。

參考文獻(xiàn)：

Lorkovi? ZJ, Barta A. Genome analysis: RNA recognition motif (RRM) and K homology (KH) domain RNA-binding proteins from the flowering plant Arabidopsis thaliana. Nucleic Acids Research 30, 623-635 (2002).

Fan S, Zhang Y, Zhu S, Shen L. Plant RNA-binding proteins: Phase separation dynamics and functional mechanisms underlying plant development and stress responses. Molecular Plant 17, 531-551 (2024).

Zhang, Fan S, Hua C, Teo ZW, Kiang JX, Shen L, Y. H., Phase separation of HRLP regulates flowering time in Arabidopsis. Science Advienes 6, eabn5488 (2022).

論文鏈接：

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adz0645