邓兴旺教授PNAS揭示重要非编码RNA

　　

生物通报道  来自北京大学、耶鲁大学的研究人员在拟南芥中证实，一种叫做HID1的非编码RNA调节了红光介导的幼苗光形态建成（seedling photomorphogenesis），这一重要的研究发现发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。

北京大学的邓兴旺（Xing Wang Deng）教授和朱丹萌（Danmeng Zhu）副研究员是这篇论文的共同通讯作者。邓兴旺教授是世界著名的生物学家，其长期从事植物分子遗传及生理学方面的研究，多次在Cell、Science、Nature等世界权威刊物上发表很有影响的学术文章。于去年当选为美国科学院院士（延伸阅读：邓兴旺教授PNAS揭示新信号调控机制）。

由于植物是一种固定生长的植物，因此周围多变的环境（如光、温度、水分等）对其生长发育起着非常重要的作用。其中，光对植物的作用最为重要：它不仅以能量的方式直接影响植物的光合作用，而且也作为信号分子调节植物的生长发育。光作为信号所引起的植物效应可分为3类：光形态建成、向光性生长和光周期现象。

拟南芥幼苗的光形态建成是研究高等植物光信号转导机理的模式系统。黑暗条件下生长的拟南芥幼苗呈现暗形态建成或黄化，表现为下胚轴伸长、子叶关闭并且其顶端呈钩状、前质体发育为白色体；光照条件下，拟南芥的幼苗呈现光形态建成或去黄化，表现为下轴胚短、子叶张开、前质体发育为绿色成熟的叶绿体。幼苗的光形态建成是一个复杂的发育过程，受到基因表达转录和转录后水平双重调控。

越来越多的研究表明，编码生命活动信息的模式远比“中心法则”复杂得多，过去被认为是“垃圾”的不编码蛋白质分子的那些非编码RNA参与了几乎各个层次的细胞生理活动。与此相对应，越来越多的证据表明一系列重大疾病的发生发展是由于非编码RNA调控失衡所致。非编码RNA正在成为继蛋白质分子之后更有前途的疾病标志物、药物靶点和潜在药物分子。植物基因组普遍比动物基因组更加复杂，科学家们猜测其非编码RNA调控很可能是植物在不能移动的情况下迅速适应外界物理和化学因素的一种关键调节方式。

在这篇新文章中，研究人员鉴别出拟南芥的一个非编码RNA：HID1（HIDDEN TREASURE 1）促进了持续红光下光形态建成。他们证实HID1是通过PIF3来发挥这一作用的，PIF3编码了已知是光形态建成关键抑制物的一个碱性螺旋转录因子。在hid1突变株中抑制HID1可导致PIF3表达显著升高，转而驱动了持续红光下伸长下胚轴的发育。

研究人员确定了HID1中的两个主茎环（stem-loop）是它调控下胚轴生长的必要条件。此外，研究数据揭示HID1被装配成了大型核蛋白-RNA复合物，它与PIF3第一内含子的染色质结合抑制了PIF3转录。引人注目的是，研究人员采用系统进化分析法揭示许多的陆生植物都具有保守的HID1同系物，当在拟南芥hid突变株中表达它的水稻同系物时其挽救了突变株的表型。

由此，研究人员推断HID1这新型非编码RNA其发挥功能，为幼苗光形态建成提供了另一个层次的调控。

（生物通：何嫱）

作者简介：

邓兴旺教授

世界著名的生物学家，现任北京大学长江特聘教授，美国耶鲁大学分子、细胞和发育生物学系终身教授。邓兴旺教授长期从事植物分子遗传及生理学方面的研究。1995年，因他在调控植物光形态建成的有关基因的研究中所取得的杰出成绩，荣获美国总统青年教师奖。2003年，他获得世界植物分子生物学领域最重要的Kuhmo奖。他曾多次在《细胞》、《科学》、《自然》等世界权威刊物上发表很有影响的学术文章。他领导的实验室所取得的成果处于世界领先水平，其研究成果成为了行业标准。2013年4月30日当选美国科学院新科院士。

朱丹萌

科研领域描述 
1. 中等长度非编码RNA在拟南芥与水稻中的功能研究
2. 拟南芥光形态建成信号传导的分子机理

生物通推荐原文摘要：

Arabidopsis noncoding RNA mediates control of photomorphogenesis by red light

Seedling photomorphogenesis is a sophisticated developmental process that is controlled by both the transcriptional and posttranscriptional regulation of gene expression. Here, we identify an Arabidopsis noncoding RNA, designated HIDDEN TREASURE 1 (HID1), as a factor promoting photomorphogenesis in continuous red light (cR). We show that HID1 acts through PHYTOCHROME-INTERACTING FACTOR 3 (PIF3), which encodes a basic helix–loop–helix transcription factor known to be a key repressor of photomorphogenesis……