植物所等揭示葉綠體基因轉錄調控的新機制

轉錄調控是基因表達過程中的基礎機制。在轉錄過程中，RNA 聚合酶會在一些因子的調控下暫時停止轉錄，而在條件具備情況下繼續進行轉錄延伸。這一類精細調控現象被稱為 「轉錄暫停」。轉錄暫停已經發現 40 多年，但是最近才發現植物中也具有轉錄暫停現象。然而，植物中尚未發現轉錄暫停因子，葉綠體中是否存在轉錄暫停現象也不清楚。

最近，中國科學院植物研究所盧慶陶研究組與中國科學院遺傳與發育生物學研究所、山東農業大學相關科研團隊合作，利用波譜學、分子生物學和生物化學方法，揭示了轉錄暫停因子 mTERF5 特異調控葉綠體 psbEFLJ 操縱子轉錄的分子機制。研究人員使用葉綠素熒光成像技術，篩選了擬南芥的 T-DNA 插入突變體庫，發現 mTERF5 缺失導致植物生長發育遲緩與光系統 II (PSII) 活性顯著下降，這是因為 mTERF5 調控葉綠體 psbEFLJ 操縱子轉錄本的積累，而 psbEFLJ 操縱子編碼 PSII 複合體中多個重要蛋白亞基，對植物生長發育至關重要。進一步研究表明，mTERF5 特異性結合 psbEFLJ 操縱子 DNA 上轉錄起始位點下游 + 30 到 + 50 區域，引起葉綠體編碼的 RNA 聚合酶（PEP）在 psbEFLJ 轉錄過程中產生轉錄延伸暫停，從而有助於 mTERF5 招募 PEP 複合體中的關鍵組分 pTAC6 組裝到 PEP 複合體中，形成更高活性的 PEP 複合體，進而促進 psbEFLJ 操縱子的轉錄。

該研究證明了葉綠體中普遍存在轉錄暫停現象，為植物葉綠體轉錄調控的分子機制提供了新的認識。

該研究成果於 5 月 22 日在線發表於國際學術期刊 Molecular Plant。盧慶陶研究組副研究員丁順華和博士研究生張毅為論文共同第一作者，山東農業大學教授盧從明為通訊作者，遺傳發育所汪迎春研究組參與了部分工作。該研究得到國家自然科學基金委重點項目、科技部國家重點基礎研發計劃項目、中科院前沿科學重點研究項目、中科院戰略性先導專項（B 類）、科技部國家重大科學儀器開發專項的資助。

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