Plant Physiology-薛红卫课题组发现植物PELOTA-HBS1 复合物的调控作用

       信使RNA （mRNA）的质量和保真度由细胞自主监控，异常的mRNA需要被内在的分子机制识别，并自我降解，以防止潜在毒性蛋白的产生。RQC（RNA Quality Control, RNA监测机制）是一种进化上保守的RNA监测机制，根据目前的理解，至少有三种不同的mRNA监测机制：无义介导的mRNA降解(nonsense-mediated decay, NMD)、无终止降解(non-stop decay, NSD)和翻译停滞降解(no-go decay, NGD)。NMD和NSD分别以过早终止密码子(过早终止)和缺乏终止密码子(终止失败)为靶标。NGD针对在翻译延伸过程中停滞的mRNA，例如那些具有二级结构或修饰的mRNA。然而，到目前为止，人们对植物中的mRNA质量控制知之甚少。

       近日，上海交通大学农业与生物学院薛红卫教授课题组在Plant Physiology 上在线发表了题为“mRNA Surveillance Complex PELOTA-HBS1 Regulates Phosphoinositide-Dependent Protein Kinase1 and Plant Growth” 的研究论文，该研究发现了PELOTA-HBS1 复合物在植物中的重要调控作用，从而揭示出mRNA 质量控制的新机制。

       3’-磷脂酰肌醇依赖蛋白激酶1(PDK1)是真核生物生长发育过程中必不可少的主要调控因子。PDK1功能缺失突变体会导致动物和酵母致死缺陷，但是在拟南芥中仅会引起轻微的表型缺陷。拟南芥基因组包含两个PDK1编码基因，分别是PDK1.1和PDK1.2。本研究为了阐明PDK1 的分子机制，采用正向遗传方法筛选拟南芥中功能缺失的T-DNA插入双突变体pdk1.1 pdk1.2的抑制子。pdk1.1 pdk1.2生长衰退的表型能够被sop21 (pdk1.1 pdk1.2的抑制子)恢复，该抑制子是由PELOTA1（PEL1）基因功能缺失所致。PEL1是哺乳动物PELOTA和酵母DOM34p的同源物，它们都与GTPase HBS1(HSP70 SUBFAMILY B SUPPRESSOR1，也称为SKI7)形成异源二聚体复合物。这种蛋白质负责核糖体拯救，从而确保翻译过程中mRNA分子的质量和保真度。遗传分析进一步表明，功能缺失的PEL1-HBS1复合体不能降解被T-DNA破坏的PDK1转录本，从而挽救了pdk1.1 pdk1.2的生长发育缺陷。

PEL1-HBS1 mRNA 监控复合体的功能模型，以及sop21 对pdk1.1 pdk1.2 表型的抑制作用

       该研究证实了一个同源的PELOTA-HBS1复合物的功能，这种复合物能够降解异常RNA，确保翻译过程中mRNA分子的质量和保真度。该研究确定了PELOTA-HBS1复合物在植物中的重要作用，并为深入了解mRNA监控从而控制蛋白质的动态平衡提供了新见解。

       孔伟博士和谭树堂博士（现为中国科学技术大学特任研究员）为论文的共同第一作者，薛红卫教授为通讯作者。其他作者包括赵清博士、林德立博士、北京大学许智宏教授和奥地利Jiří Friml教授。研究得到了国家自然科学基金，“万人计划”科技领军人才，“作物逆境生物学”河南省协同创新中心和奥地利科学基金的资助。

       原文链接： https://doi.org/10.1093/plphys/kiab199