热应激下拟南芥MORF8固态相变抑制RNA编辑的机制及其光合作用调控

《自然·通讯》最新研究揭示植物应对高温胁迫的新机制！清华大学徐涛团队发现叶绿体RNA编辑因子MORF8在热应激下发生固态相变，形成生物分子凝聚体，通过隔离PPR蛋白抑制ndhD等关键基因的C-to-U编辑，导致NDH复合体功能受损和光合效率下降。该研究首次阐明蛋白质相变介导的叶绿体RNA编辑调控通路，为作物抗逆育种提供新靶点。

　　

高温胁迫严重抑制植物光合效率，但具体分子机制尚未完全阐明。在叶绿体中，RNA编辑（特别是C-to-U类型）对维持电子传递链蛋白功能至关重要，而高温如何影响这一过程仍是未解之谜。清华大学徐涛团队在《Nature Communications》发表的研究首次揭示：多细胞器RNA编辑因子MORF8通过相变（phase separation）机制感知温度变化，进而调控叶绿体基因表达网络。

研究采用CRISPR基因编辑构建突变体、活细胞动态光散射（DLS）分析相变特性、免疫沉淀-质谱（IP-MS）鉴定凝聚体组分、蓝绿温和胶电泳（BN-PAGE）检测NDH-PSI超复合体等技术，系统解析了MORF8的生物学功能。

MORF8形成热诱导固态凝聚体
通过烟草表皮细胞和拟南芥互补株系实验，发现42°C处理10分钟即可触发MORF8在叶绿体内形成不溶于1,6-己二醇的固态凝聚体。体外实验证实其固相特性：荧光漂白恢复（FRAP）显示<10%恢复率，圆二色谱证明未发生蛋白变性。

IDR结构域决定热敏感性
截断实验表明，MORF8的固有无序区（IDR）是其相变的核心驱动因素。动态光散射显示1μM MORF8在37°C开始聚集，42°C时粒径急剧增大。而缺失IDR的突变体（ΔIDR）完全丧失相变能力，证明IDR直接响应温度变化。

凝聚体招募编辑机器抑制RNA加工
质谱分析鉴定出241种与MORF8凝聚体互作的蛋白，包括21个PPR蛋白（如CRR21）和所有MORF家族成员。电泳迁移变动实验（EMSA）显示，凝聚态MORF8通过隔离DG1等PPR蛋白，显著降低其与ndhD RNA的结合活性，导致ndhD-2位点编辑效率下降50%。

NDH复合体功能受损
编辑缺陷使ndhD翻译起始密码子（ACG→AUG）无法修正，NDH复合体组装减少。叶绿素荧光检测发现，过表达MORF8株系的环式电子流（CEF）活性降低40%，这与BN-PAGE显示的NDH-PSI超复合体减少表型一致。

该研究揭示了蛋白质相变调控细胞器RNA编辑的新范式：高温→MORF8 IDR介导固态相变→PPR蛋白隔离→ndhD等RNA编辑抑制→NDH功能缺陷→光合效率下降。这一发现不仅阐明了植物感知环境温度的分子机制，也为改良作物高温抗性提供了新策略——通过修饰MORF8的IDR可能调控相变阈值。研究同时提出固态相变在细胞器基因表达调控中的普适性问题，为后续探索线粒体等亚细胞区室的应激响应开辟了新方向。