擬南芥MTERF家族蛋白調控葉綠體基因轉錄終止的分子機制

《擬南芥MTERF家族蛋白調控葉綠體基因轉錄終止的分子機制》是依託上海師範大學，由崔永蘭擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：擬南芥MTERF家族蛋白調控葉綠體基因轉錄終止的分子機制
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：崔永蘭
• 依託單位：上海師範大學

項目摘要

葉綠體基因表達對光合作用及植物發育至關重要。動物線粒體轉錄終止因子（MTERF）家族是一類多功能蛋白，參與線粒體基因轉錄終止等過程。擬南芥MTERF家族含有35個成員，其中12個定位於葉綠體，包括PDE191，其敲除突變體呈白化致死表型，葉綠體rpoA及petD等基因轉錄終止異常。本項目我們將深入研究擬南芥PDE191以及其他葉綠體定位的MTERF家族蛋白的功能。具體研究內容包括: 1、利用CHIP結合EMSA技術分析PDE191與rpoA等葉綠體基因的體內外結合情況，分離與PDE191互作蛋白進一步分析PDE191調控rpoA等基因轉錄終止的機制；2、通過分析rpoA表達及PEP活性闡明PDE191突變導致植株白化致死原因；3、分析擬南芥葉綠體定位的MTERF家族成員各自調控的下游基因，揭示葉綠體基因轉錄終止調控的一般過程。該項目的完成將促進我們對葉綠體基因轉錄終止機制的深入理解。

結題摘要

葉綠體基因表達對植物光合作用及發育至關重要。在擬南芥中，部分線粒體轉錄終止因子(mTERF)家族成員參與葉綠體基因表達調控，然而我們對其調控機制卻知之甚少。在本研究中，我們獲得了擬南芥葉綠體定位的14個mTERF蛋白編碼基因的T-DNA插入植株。其中mTERF6基因的T-DNA插入突變體mterf6-5呈現為白化表型，葉綠體發育異常。mTERF6蛋白定位於葉綠體中。mTERF6基因突變導致rpoA所在的多順反子通讀轉錄本積累增加。EMSA實驗證實mTERF6可在體外結合rpoA基因3’末端下游序列。染色質免疫共沉澱分析結果顯示mTERF6與其靶位點具有體內結合的特性。該結果顯示mTERF6調控擬南芥葉綠體rpoA的轉錄終止。mTERF家族成員mTERF9的T-DNA插入突變體呈現黃化表型。蛋白免疫定位顯示mTERF9定位在葉綠體基質中。qRT-PCR顯示其PEP相關基因表達下調，NEP相關基因表達上調。Northern blot實驗結果表明在mterf9突變體中多順反子petD的轉錄本模式變化明顯，含內含子的petD轉錄本增加。mTERF5的T-DNA插入突變體呈現黃化表型，生長緩慢。qRT-PCR結果顯示mterf5突變體絕大多數NEP相關基因表達上調，PEP相關基因表達下調。RT-PCR分析顯示葉綠體基因clpP的第一和第二個內含子剪接效率下調，但葉綠體RNA編輯未受影響。該結果顯示mTERF5與mTERF9可能參與擬南芥葉綠體基因表達及轉錄後RNA加工過程。mTERF5, mTERF6與mTERF9的深入分子功能的研究有助於我們對mTERF家族蛋白調控葉綠體基因表達機理的深入理解。