选择性多聚腺苷酸化(Alternative Polyadenylation, APA)是真核生物中广泛存在的一种基因表达调控机制。随着高通量测序技术的发展,APA已成为基因转录与翻译调控的研究热点。在拟南芥和哺乳动物中,超过70%的转录本具有多个poly(A)位点,APA极大地增加了转录组和蛋白组的多样性与复杂性。开花是拟南芥从营养生长向生殖生长转变的关键事件,受复杂调控。此前研究表明APA与开花调控有关,但机制尚不明确。
中国科学院遗传与发育生物学研究所曹晓风研究团队发现,拟南芥中一个新的mRNA 3'端加工因子HLP1(属于hnRNP A/B家族)通过调控mRNA 3'端加工来控制开花。研究发现,hlp1突变体中开花抑制因子FLC表达显著上升,导致晚花表型。通过建立HITS-CLIP/CLIP-Seq技术,在全基因组范围构建了HLP1-RNA互作图谱,发现HLP1结合到许多参与RNA代谢和开花调控基因的转录本上,结合位点富集于内含子和3'UTR中的多聚腺苷酸化位点附近(A-rich和U-rich元件),提示其在mRNA 3'端形成中起作用。进一步检测hlp1突变体中poly(A)位点选择的变化,发现HLP1调控了数千个转录本的poly(A)位点选择,包括开花促进因子FCA(抑制FLC表达)。HLP1直接结合FCA转录本的两个poly(A)位点,促进远端位点使用,产生全长FCA转录本以抑制FLC表达。
该研究通过鉴定新的3'端加工因子HLP1,在植物中首次成功建立大规模鉴定RNA结合蛋白靶位点的方法(HITS-CLIP/CLIP-seq),构建了RNA结合蛋白及其靶RNA的全基因组互作图谱,解析了APA调控植物开花的机制,对研究RNA结合蛋白参与植物生长发育具有重要指导意义。
该研究于6月23日在线发表于Cell Research(DOI:10.1038/cr.2015.77),曹晓风研究组博士后张勇、顾连峰及客座博士生侯毅峰为并列第一作者,曹晓风研究员和刘春艳副研究员为共同通讯作者。研究受科技部重大研究计划、国家自然科学基金委、农业部转基因重大研究专项和植物基因组学国家重点实验室资助。