过量表达活性或失活的RNase J会破坏拟南芥叶绿体RNA质量控制

由 root 提交于 周三, 10/07/2026 - 04:47
叶绿体是一种半自主性细胞器,其紧凑的基因组编码约100个表达基因。大量且分布广泛的启动子,加之低效的转录终止,导致形成高度复杂的初级转录组;该转录组随后在RNA结合蛋白和核糖核酸酶的协同调控下经历广泛的RNA质量控制。在众多核糖核酸酶中,只有RNase J(RNJ)是植物萌发和存活所绝对必需的,这可能是因为RNJ缺失会导致反义RNA大量积累,进而抑制翻译。为理解RNJ对反义RNA和非编码区域的选择性,我们构建了过表达催化失活版本RNJ的拟南芥品系,旨在捕获其底物。起初,转基因植株在表型上表现正常。然而,用于获得转基因纯合系的杂交产生的后代在2~3周内出现程度不一的白化现象。与此同时,这些植株的叶绿体转录组发生了类似于RNJ沉默品系的变化,并伴随着与逆行信号传导相一致的mRNA变化。这种白化现象可能与RNJ蛋白的降解有关,但与其内源性转录本无关。尝试过表达RNJ野生型版本也可重现这一结果;在这种情况下,即使仅有一份转基因拷贝也足以诱导白化。我们的结果表明,RNJ受到蛋白表达水平监控,以防止质体转录组遭到全面破坏。

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Kevin Baudry

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https://doi.org/10.64898/2026.10.05.756640

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叶绿体是一种半自主性细胞器,其紧凑型基因组编码约 100 个可表达基因。大量且广泛分布的启动子与低效的转录终止相结合,形成了高度复杂的初级转录组;该转录组随后在 RNA 结合蛋白和核糖核酸酶的协调作用下,经历广泛的 RNA 质量控制。在众多核糖核酸酶中,只有 RNase J(RNJ)对植物的萌发和存活是绝对必需的,这可能是因为 RNJ 缺失会导致反义 RNA 大量积累,从而抑制翻译。为理解 RNJ 对反义 RNA 和非编码区域的选择性,我们构建了过表达催化失活型 RNJ 的拟南芥品系,旨在通过底物捕获来研究其作用。最初,转基因植株在表型上表现正常。然而,用于获得转基因纯合系的杂交产生的子代在 2~3 周内出现了程度不一的黄化。与此同时,这些植株表现出类似于 RNJ 沉默品系的叶绿体转录组改变,并伴随与逆行信号传导一致的 mRNA 变化。这种黄化现象可能与 RNJ 蛋白的降解有关,但与其内源性转录本无关。尝试过表达 RNJ 野生型版本时,也可重现这一结果;在这种情况下,即使仅有一个转基因拷贝也足以诱导黄化。我们的结果表明,RNJ 受到蛋白表达水平监控机制的调控,以防止质体转录组遭到整体性破坏。

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发布于 2026 年 10 月 6 日。

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David B Stern

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Kevin Baudry

bioRxiv 2026.10.05.756640;

doi:

https://doi.org/10.64898/2026.10.05.756640

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bioRxiv 2026.10.05.756640;

doi:

https://doi.org/10.64898/2026.10.05.756640


📄 原文链接:https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.10.05.756640v1?rss=1

🏷️ 拟南芥 叶绿体RNA质量控制 RNase J 反义RNA 质体转录组 逆行信号传导