TgmRHel驱动复杂线粒体基因组背景下产生的coxI mRNA的统一RNA加工

刚地弓形虫（Toxoplasma gondii）的线粒体基因组高度碎片化且易发生重组，从而形成了一个在结构上高度动态的遗传图景。如此基因组如何被高效利用以产生功能性mRNA仍不清楚：目前尚不明确转录究竟来源于众多替代性基因组构型，还是来源于受限的构型子集；也不清楚由此产生的前体RNA如何被加工为成熟转录本。更广泛地说，该系统中的线粒体RNA加工机制仍知之甚少。 在本研究中，我们表明，T. gondii线粒体基因组的重组会为必需的细胞色素c氧化酶亚基I（coxI）蛋白产生一个由结构各异的前体RNA组成的多样化群体。这些异质性前体并非来源于单一、明确界定的初级转录本，而是通过一种依赖于DEAD-box RNA解旋酶TgmRHel的转录后机制，被统一加工为单一的成熟mRNA。TgmRHel对于coxI mRNA的5′端加工以及线粒体rRNA的积累均是必需的，而这两者对于复合体IV的生物发生、氧化磷酸化及寄生虫存活都至关重要。TgmRHel的缺失会导致多种coxI前体RNA的积累，并且无法生成成熟转录本。 我们的研究结果揭示了一种出人意料的基因组—转录组界面：广泛存在的基因组可变性并未在DNA水平上被抑制，而是通过RNA解旋酶介导的加工过程得以解决。这项工作确立了一个新的概念框架，用以解释在高度动态且发生重组的基因组背景下，基因表达保真性如何得以维持。

刚地弓形虫（Toxoplasma gondii）的线粒体基因组呈高度碎片化且易发生重组，从而形成了一个结构上动态变化的遗传图景。如此一种基因组如何被高效利用以产生功能性mRNA仍不清楚：目前尚不明确转录是来源于众多替代性基因组构型，还是仅来源于受限的某一部分构型；也不清楚由此产生的前体RNA如何被加工为成熟转录本。更广泛地说，该系统中的线粒体RNA加工机制目前仍知之甚少。

在本研究中，我们表明，刚地弓形虫线粒体基因组的重组会为必需的细胞色素c氧化酶亚基I（coxI）蛋白产生一个由结构各异的前体RNA组成的多样化群体。这些异质性前体并非来源于单一明确界定的初级转录本，而是通过一种依赖于DEAD-box RNA解旋酶TgmRHel的转录后机制，被整合为单一的成熟mRNA。TgmRHel对于coxI mRNA的5′端加工以及线粒体rRNA的积累都是必需的，而这两者对于复合体IV的生物发生、氧化磷酸化以及寄生虫存活均至关重要。TgmRHel的缺失会导致多种coxI前体RNA的积累，并使成熟转录本无法生成。

我们的研究结果揭示了一个出人意料的基因组—转录组界面：广泛存在的基因组变异并非在DNA水平被抑制，而是通过RNA解旋酶介导的加工过程得到解决。这项工作建立了一个新的概念框架，用以解释在高度动态且频繁重组的基因组背景下，基因表达保真性如何得以维持。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.05.29.728635v1?rss=1

🏷️ 刚地弓形虫 线粒体基因组 RNA加工 DEAD-box RNA解旋酶 coxI mRNA 氧化磷酸化