《Journal of Integrative Agriculture》：Roles of eIF5A in regulating plant translational elongation and stress adaptation
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摘要真核生物翻译起始因子5A (eIF5A) 可通过“hypusination”这一两步修饰过程被特异性激活，该修饰由脱氧hypusine合成酶 (DHS) 和脱氧hypusine羟化酶 (DOHH) 催化。“hypusination”过程利用的是一种名为hypusine的化合物
摘要
真核生物翻译起始因子5A (eIF5A) 可通过“hypusination”这一两步修饰过程被特异性激活，该修饰由脱氧hypusine合成酶 (DHS) 和脱氧hypusine羟化酶 (DOHH) 催化。“hypusination”过程利用的是一种名为hypusine的化合物。尽管历史上 eIF5A 被归类为翻译起始因子，但实际上它主要在翻译延伸和终止阶段发挥作用，通过辅助在具有运动学挑战性的序列环境下形成肽键来实现这一功能。植物基因组编码了多个 eIF5A 家族，这些家族的保守催化核心通过表达谱的差异、蛋白质周转以及组织特异性得以实现。遗传学研究将 eIF5A 的各个同源基因与分生组织活性、维管系统分化、器官生长、衰老、程序性细胞死亡、非生物胁迫适应以及免疫反应等过程联系起来。近期在烟草中的遗传学研究结合核糖体分析表明，NtDHS1–NteIF5A1 通路能够调控与生长和叶绿素相关的基因的翻译。然而，目前尚缺乏直接证据证明某种植物 eIF5A 同源基因能够修复特定的核糖体暂停结构。本文整合了拟南芥、水稻、玉米、烟草、番茄及木本植物的研究结果，提出了一个条件性的翻译缓冲模型：根据翻译的 mRNA 池和细胞状态，同一保守的 spermidine–hypusination–eIF5A 模块会产生不同的生物学效应。哺乳动物的相关研究为该方法提供了方法论支撑，帮助我们建立了基于 RNA 测序、核糖体分析、基序分析、蛋白质组学以及遗传学干预的因果研究流程。最后，我们探讨了多基因通路的调控机制、精准的顺式调控编辑技术，以及基于全基因组和人工智能的候选基因优先级筛选方法，以最大限度地发挥 eIF5A 的作用，同时减少作物在生长与防御功能之间的权衡。
作者：马东 | 沈欣 | 张云辉 | 唐伟杰 | 吴云飞
单位：江苏省作物遗传与生理学重点实验室/粮食作物现代生产技术协同创新中心/扬州大学农业与农产品安全联合国际实验室，中国扬州 225009
