综述：“非常规”肽组学：植物调控机制的新层面

这篇综述深入探讨了植物“非常规”肽组学（SEPs）的研究进展，系统总结了sORF编码肽（SEPs）的发现方法（如Ribo-Seq、质谱技术）、功能特征及其在植物发育和胁迫响应中的调控作用。文章通过对比动物研究，揭示了lncRNA来源的SEPs在进化保守性、分子机制（如跨膜结构域、非AUG起始）和生理功能（如铁稳态、抗病性）上的独特性，为植物小肽研究提供了新视角。

　　

“非常规”肽组学：植物调控机制的新层面

引言

植物肽类长期以来被认为在细胞间通讯、胁迫响应和发育调控中发挥关键作用。传统认知中，这些肽多由前体蛋白加工而来，如小信号肽（SSPs）和抗菌肽（AMPs）。然而，随着高通量技术的发展，短开放阅读框（sORFs）编码的“非常规”肽（SEPs）逐渐崭露头角。这些肽因长度短（通常<100 aa）和来源多样（如lncRNA、uORF、circRNA等），曾被长期忽视，但近年研究揭示其在植物生理中的广泛参与。

“非常规”肽的定义与特征

SEPs区别于传统肽类的核心在于其“直接翻译出生”的特性。它们可能源自：

1. 非编码RNA：如lncRNA、pri-miRNA中的miORF；
2. mRNA非经典区域：如5′-UTR的uORF、内含子区的intORF；
3. 基因组非注释区域：如基因间区或反义转录本。
   值得注意的是，植物中还存在一类特殊的小蛋白（microProteins, miPs），它们通过单结构域与靶蛋白互作调控复合体形成，但SEPs更倾向于作为“原始材料”参与新基因的诞生。

SEP的发现技术

1. 生物信息学预测
工具如PhyloCSF、sORFfinder通过序列保守性、密码子偏好性等筛选潜在sORFs。例如，拟南芥基因组预测显示约46%的小蛋白（<50 aa）功能未知，远高于大蛋白的15%。

2. 核糖体图谱（Ribo-Seq）
通过捕捉核糖体保护的RNA片段，Ribo-Seq揭示了植物中广泛的非经典翻译事件。例如：

• 拟南芥根中鉴定到225个lncRNA来源的高置信度sORFs，其中仅9个在被子植物中保守；
• 小麦籽粒发育过程中，2,737个sORFs（38%为uORF）呈现动态翻译模式。

3. 质谱（MS）技术
质谱通过直接检测肽段验证sORFs的翻译。例如：

• 玉米六框翻译策略发现1,993个新型SEPs，其中41%具抗菌活性；
• 梨组织特异性分析显示，69个花柱特异性SEPs中8个可调控花粉管生长。

动物研究的启示

动物模型为植物SEP研究提供了重要参考：

• 功能多样性：人类SEPs中55%源自lncRNA，参与肌肉收缩（如myoregulin）、肿瘤免疫等；
• 进化特性：果蝇SEPs多属年轻基因，仅10%跨昆虫纲保守；
• 分子机制：如Drosophila的Pri肽通过多效性调控表皮分化。

植物SEPs的功能探索

1. 发育调控

• RTFL/DVL家族：拟南芥中调控器官形态建成；
• Zm908p11：玉米花粉中结合profilin调控肌动蛋白动态；
• GSE9：水稻中新演化基因，影响籽粒形状。

2. 胁迫响应

• VISP1：拟南芥中通过自噬途径抗病毒；
• WRKY9-88aa：水稻circRNA编码肽，广谱抗病；
• Cryptides：如苔藓中茉莉酸诱导的抗菌肽。

3. 新基因起源

• sORF2146：拟南芥线粒体来源的核基因，调控开花；
• microRPG1：玉米中脱水速率调控肽，由非编码区突变产生。

挑战与展望

当前植物SEP研究仍面临：

1. 技术瓶颈：MS检测灵敏度低，SEP稳定性评估不足；
2. 功能验证：多数预测sORFs缺乏表型证据；
3. 数据库整合：需建立标准化注释平台（如植物版PeptideAtlas）。

未来方向包括开发单细胞肽组学、探索SEPs在作物驯化中的作用，以及解析其与激素信号的交叉调控网络。正如动物研究中SEPs重塑了蛋白质组边界，植物“非常规”肽组学正开启一扇通往未知调控维度的大门。