植物小非編碼RNA的識別和調控的分子基礎

《植物小非編碼RNA的識別和調控的分子基礎》是依託復旦大學，由麻錦彪擔任項目負責人的重點項目。

基本介紹

• 中文名：植物小非編碼RNA的識別和調控的分子基礎
• 依託單位：復旦大學
• 項目類別：重點項目
• 項目負責人：麻錦彪

項目摘要

在大部分真核生物中，RNA沉默是一種非常保守的基因調控機制，其核心是小非編碼RNA通過序列匹配特異性地沉默目的基因。這一機制已經被實驗室廣泛套用於基因功能研究，並可能發展成為人類疾病治療和農作物增產的嶄新技術。然而，對小非編碼RNA在植物中的許多特異性的產生機制及其功能還缺乏深入研究，阻礙了RNA沉默技術在植物領域的套用和發展。本項目將綜合運用結構生物學和生物化學等多種手段研究參與植物不同小非編碼RNA的產生、功能及其穩定性調控的重要蛋白質及其RNA複合物，圍繞小非編碼RNA產生所必須的RNA內切酶Dicer和RNA誘導沉默複合體（RISC）中核心蛋白AGO，以及調控小非編碼RNA穩定性的外切酶SDN1和3'端尿苷醯化酶NTP4的結構和功能，揭示植物特異性的小非編碼RNA的分子識別和調控機制，旨在為促進RNA沉默技術在農作物增產中的廣泛套用提供基礎。

結題摘要

在大部分真核生物中，RNA沉默是一種非常保守的基因調控機制，其核心是小非編碼RNA通過序列匹配特異性地沉默目的基因。這一機制已經被實驗室廣泛套用於基因功能研究，並可能發展成為人類疾病治療和農作物增產的嶄新技術。然而，對小非編碼RNA在植物中的許多特異性的產生機制及其功能還缺乏深入研究，阻礙了RNA沉默技術在植物領域的套用和發展。本項目綜合運用了結構生物學和生物化學等多種手段，廣泛研究了參與植物不同小非編碼RNA的產生、功能及其穩定性調控的重要蛋白質及其RNA複合物，主要圍繞核心蛋白AGO和Dicer及其調控蛋白DRB4的抑制蛋白PSR2，和調控小非編碼RNA穩定性的外切酶SDN1，以及植物特異的RNA聚合酶Pol IV和RDR2等，闡明了擬南芥AGO5特異性識別5'端C的結構基礎，來源於大豆疫黴菌的PSR2蛋白的特殊結構及其可能調控DRB4的機制，以及PolIV的4/7亞基複合物的結構特徵及其調控Pol IV活性的機制和RDR2的初步冷凍電鏡研究結果，尤其重要的是闡明了SDN1識別RNA底物的複合物結構和觸發AGO結合的miRNA降解的分子機制。這些結果揭示了植物特異性的小非編碼RNA的生成和代謝過程中的分子識別及其調控機制，為促進RNA沉默技術在農作物增產中的廣泛套用提供了基礎。在本項目資助下，已在Nature Communication，PLoS Biology，Nucleic Acids Research和Scientific Reports等國際重要刊物發表論文5篇，3篇論文在投稿中。