同义突变中的RNA修饰密码：揭示黄瓜驯化中隐藏的调控机制

新加坡国立大学团队通过表观转录组学（epitranscriptomics）揭示了黄瓜驯化中同义突变1287C>T通过调控m6A RNA甲基化影响ACS2翻译效率的分子机制。该研究首次证实RNA二级结构变化与YTH1 reader蛋白的协同作用可介导乙烯合成通路关键基因的翻译抑制，为作物精准育种提供了新靶点。

　　

在作物驯化研究中，同义突变长期被视为"分子暗物质"——它们不改变蛋白质序列，传统理论认为其对表型无贡献。然而近年研究发现，这类突变可通过影响RNA稳定性、翻译效率等层面调控基因表达。黄瓜（Cucumis sativus）的果实长度作为关键驯化性状，其遗传机制却始终存在未解之谜：为何某些同义突变会显著影响农艺性状？

新加坡国立大学淡马锡生命科学研究院（Temasek Life Sciences Laboratory, National University of Singapore）的Xin等人在《Cell》发表的研究，通过多组学方法揭示了同义突变通过m⁶A（N⁶-甲基腺苷）甲基化调控黄瓜果实伸长的表观转录组机制。研究人员发现，位于乙烯合成关键酶ACS2基因第1287位的C>T同义突变，虽不改变氨基酸序列，却能破坏DRACH甲基化motif，导致相邻A¹²⁸⁶位点的m⁶A修饰缺失。

关键技术方法包括：1）基于115份黄瓜种质的全基因组关联分析（GWAS）定位果实长度QTL；2）胞嘧啶碱基编辑（CBE）系统验证突变功能；3）甲基化RNA免疫沉淀测序（MeRIP-seq）和eTAM-seq检测m⁶A修饰；4）FA-CLIP分析YTH1结合特性；5）单分子RNA结构解析技术。

【主要研究结果】

1. 1.

   遗传定位揭示隐性上位互作

   通过精细定位将FL1位点分解为FL1.1（编码m⁶A reader蛋白YTH1）和FL1.2（编码ACS2）。1287C>T同义突变与果实伸长表型共分离，CBE实验证实其可降低ACS2蛋白水平40%。

2. 2.

   m⁶A介导的翻译调控机制

   野生型ACS2^1287C等位基因形成DRACH motif，使A¹²⁸⁶发生m⁶A修饰并招募YTH1，促进开放型RNA构象（自由能降低2.3 kcal/mol），翻译效率提升2.1倍。突变型ACS2^1287T则形成更紧凑的RNA结构（如图）。

6A调控RNA结构与翻译效率'>

1. 1.

   驯化选择特征分析

   在驯化群体中，ACS2^1287T频率达87%，其通过降低乙烯合成使果实细胞分裂周期延长15%，这与人工选择的长果表型一致。

【结论与意义】

该研究建立了"同义突变-m⁶A修饰-RNA结构-翻译效率-表型"的完整调控链条，挑战了中性进化理论。发现YTH1仅能识别甲基化ACS2^1287C的特性，揭示了基因型依赖的表观调控新模式。从应用角度看，针对RNA修饰的精准编辑策略（如CBE）为作物改良提供了新工具，而m⁶A相关元件（writer/reader蛋白）的发掘将拓展分子育种靶标库。这一机制可能普遍存在于其他作物的驯化过程，为研究非编码变异的功能提供了范式。