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水稻团队发现“捣蛋鬼”转座子有新功能

核心提示: 曾被认为是“垃圾DNA”的转座子,近年来被发现其实是基因组的巧妙设计。近日,我校水稻团队熊立仲课题组研究表明,水稻中的一类DNA转座子能抑制内源蛋白Ghd2的翻译,从而调控水稻开花时间、株高和每穗粒数,具有显著的生物学功能。

南湖网讯(通讯员卓重 涵旗)在基因组中,有一种到处乱跑的“捣蛋鬼”DNA序列,可以从基因组的一个位置“跳跃”到另一个位置,被称为“转座子”。曾被认为是“垃圾DNA”的转座子,近年来被发现其实是基因组的巧妙设计。近日,我校水稻团队熊立仲课题组研究表明,水稻中的一类DNA转座子能抑制内源蛋白Ghd2的翻译,从而调控水稻开花时间、株高和每穗粒数,具有显著的生物学功能。

3月3日,相关研究成果以“Translational repression by a miniature inverted-repeat transposable element in the 3′ untranslated region”在《Nature Communications》上在线发表。生科院沈建强博士生为论文的第一作者,熊立仲教授为通讯作者。

水稻作为全世界最重要的粮食作物和模式植物之一,其基因组中含有大量的转座子,尤其是微小反向重复转座元件(MITE),这使水稻成为研究转座子起源、转座和功能的最佳模式植物之一。曾被认为是“垃圾DNA”的转座子是真核生物基因组中重要的组成成分,在基因组进化过程中发挥着巨大作用。转座子一般可分为反转录转座子和DNA转座子。之前的研究显示,反转录转座子可以转录为mRNA一部分,调控mRNA的选择性剪接,选择性加尾,稳定和翻译。本研究表明,DNA转座子能抑制内源蛋白Ghd2的翻译,从而调控水稻开花时间、株高和每穗粒数。这个发现对进一步了解MITE的生物学功能具有重要意义。

该研究发现存在于基因3′非翻译区中的微小反向重复转座元件(MITE)可以被植物内源DCL蛋白识别并切割,从而形成不完整的mRNA。这种mRNA可能会进一步影响自身的翻译,而抑制翻译产物的积累。人为切除该基因非翻译区的MITE,则会上调此基因的翻译产物。这些结果证实,DNA转座子具有抑制mRNA翻译的功能。

基因组中重复序列的功能探究,一直是生命科学中最前沿的领域之一。近来,越来越多的功能基因组研究发现,微小反向重复转座元件(MITE)在基因组中的插入或缺失,是单子叶植物获得新性状的来源。本研究揭示了微小反向重复转座元件的新功能,对研究其他重复序列的功能提供了借鉴意义,同时也拓宽了学界对于转座子的认识。

审核人:沈建强

责任编辑:兰涵旗
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