湖南大学朱思睿课题组揭示茉莉酸信号调控mRNA翻译新机制
湖南大学朱思睿课题组揭示茉莉酸信号调控mRNA翻译新机制
茉莉酸（JA）是一类重要的环境响应激素，在植物生长发育及逆境响应中发挥关键作用。近日，湖南大学生物学院朱思睿课题组在国际植物学期刊《The Plant Cell》发表最新研究成果，揭示了JA信号调控mRNA翻译的新机制，为理解植物激素信号如何协同调控mRNA转录和翻译提供了新的视角。
茉莉酸信号转导的新发现
茉莉酸（Jasmonate，JA）是一类非常重要的环境响应激素，参与调控多个植物生长发育及逆境响应过程。在过去的研究中，JA信号转导机理在转录因子活性及基因表达调控层面取得了长足进展。在充满挑战的自然环境中，往往需要植物对外界作出快速响应，仅依靠激素对细胞核中基因表达的调控并非高效的环境适应策略。mRNA翻译是一个被内外信号快速动态调节的过程，极大影响植物的环境响应速率及能力。因此，JA信号是如何调控mRNA翻译过程，翻译和转录又是如何协同响应JA信号有待深入解析。
YL1蛋白在JA信号中的作用
近日，湖南大学生物学院朱思睿课题组在国际植物学期刊《The Plant Cell》在线发表了题为《Jasmonate induces translation of the Arabidopsis tRNA-binding protein YUELAO1, which activates MYC2 in jasmonate signaling》的研究论文，揭示了响应植物激素茉莉酸信号的翻译新机制。
该研究发现，JA信号可引发tRNA结合蛋白YL1的快速蛋白质积累，将YL1 3' UTR的特定区域突变后可完全阻断JA信号介导的YL1 mRNA翻译过程。遗传学证据显示，与WT相比，yl突变体对JA引起的根生长抑制和花青素积累敏感性明显降低，而将3' UTR突变后的YL1基因转入yl突变体背景下，并不能恢复yl突变体的JA响应表型。
YL1与MYC2的相互作用
进一步研究表明，JA信号促进YL1的蛋白积累后，明显增强YL1与JA信号途径MYC2转录因子的直接相互作用。YL1作为MYC2的转录激活因子发挥功能，快速促进JA信号引发的MYC2下游靶标基因的表达。将YL1 3' UTR突变则明显削弱了YL1对MYC2的转录激活作用。遗传学证据显示，MYC2突变完全阻断了YL1过表达材料对JA引起的根生长抑制和花青素积累的超敏反应，而MYC2过表达则可部分恢复yl突变体的不敏感表型。
图1. 论文模式图
研究意义
综上所述，该研究不仅发现了JA信号可调控3' UTR功能以促进YL1 mRNA的快速翻译，且进一步解析了YL1通过与MYC2蛋白直接结合，促进其转录激活功能，共同上调下游靶标基因的转录，增强植物对JA信号的响应效率。该研究对于人们深入理解内源激素信号如何协同调控mRNA转录和翻译，提高植物生长发育和环境适应性能力具有重要的科学意义。
湖南大学生物学院硕士研究生王家慧与博士后李园园为本论文共同第一作者，朱思睿副教授为本论文通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金和湖南省自然科学基金的支持。
参考文献：
[1] Zhu, S., Li, Y., Wu, Y., Shen, Y., Wang, Y., Yan, Y., Chen, W., Fu, Q., Wang, Y., Yu, X., et al. (2023). The FERONIA-YUELAO module participates in translational control by modulating the abundance of tRNA fragments in Arabidopsis. Developmental Cell 58: 2930–2946.
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