北林分子育種團隊在新型非編碼RNA轉錄調控機制方面取得新進展

近日，國際植物學TOP期刊《Plant Biotechnology Journal》（IF: 7.443, 植物學一區）發表北京林業大學林木分子育種創新團隊研究成果，題目是「Osmotic stress-responsive promoter upstream transcripts (PROMPTs) act as carriers of MYB transcription factors to induce the expression of target genes in Populus simonii」。該論文闡述了新型非編碼RNA的轉錄調控作用，引起國際同行的廣泛關注。

精準的轉錄調控是植物維持生長發育以及應對外界環境因子刺激的最重要生存手段。目前已經建立起了比較完善的編碼蛋白基因的調控網路，基因-基因之間的相互作用機制也逐漸清晰，對於指導人們了解植物生長發育以及逆境脅迫響應過程中的分子調控機制具有重要意義。

然而，在基因組轉錄產物中，編碼蛋白的基因僅佔1~2%，其餘98%以上的轉錄產物由非編碼RNA組成。由於非編碼RNA的生物合成來源複雜，多種類型的非編碼RNA形成機制以及如何行使轉錄調控等科學問題尚未得到系統解析。

為此，張德強教授團隊在楊樹中發現了一種在基因上游區域轉錄的一種新型長鏈非編碼RNA—PROMPTs。通過對其結構特徵和表達分析表明PROMPTs是一類二級結構穩定並且對逆境脅迫敏感的轉錄調控分子。共表達分析建立了由PROMPTs參與的5個獨立共表達網路。其中乾旱脅迫響應上調共表達網路核心節點NM1（PROMPT_1281）在楊樹自然群體中存在兩個結構穩定的優勢單倍型，兩者具有相似的二級結構但是表達模式迥異。聯合利用類水滑石納米顆粒轉化技術對其二級結構調控功能進行了解析，結果顯示PROMPT_1281不存在與基因組相互作用的結構，推測其在接受調控信號後形成一個表達濃度梯度，通過與MYB轉錄因子的結合，在空間上梯度影響擁有相同順式作用元件的共表達基因。

該研究首次系統地闡明了PROMPTs二級結構的轉錄調控作用，為全面解析非編碼RNA的轉錄調控機制提供了一個嶄新視角，揭示了長鏈非編碼RNA對於系統構建植物逆境脅迫響應轉錄調控網路的重要意義。

論文鏈接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/pbi.12955

(生物學院,高精尖中心)

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