JGG | 武汉大学侯昕团队发现叶绿体翻译新机制

叶绿体翻译是高等植物基因表达调控的关键步骤，对植物的生长发育至关重要。叶绿体作为由古蓝细菌通过内共生演化而来的半自主性细胞器，其翻译机制虽保留原核生物的基本特征，却更为复杂，许多调控机制尚未被阐明。与原核生物中的同源蛋白相比，许多叶绿体核糖体蛋白具有末端延伸结构，推测其参与基因表达调控，然而具体的分子机制目前尚不明确。

近日，Journal of Genetics and Genomics在线发表武汉大学侯昕教授团队题为“

Ribosomal protein bL31c interacts with translation elongation factor RAB8D to regulate chloroplast translation elongation and PSI-LHCI-LHCII assembly in Arabidopsis

该研究通过序列比对发现，拟南芥叶绿体核糖体蛋白bL31c与其蓝细菌同源蛋白相比具有C端延伸，提示其在植物中可能具有调控基因表达的作用。该基因敲除导致胚胎致死，而降低该基因表达则引起bl31c突变体黄化且生物量下降。进一步分析发现，bl31c光系统功能失衡：PSII光合效率显著降低，PSI最大氧化能力显著降低，但Y(I)参数与野生型保持一致。对光系统复合体的分析表明，bl31c通过积累PSI-LHCI-LHCII超级复合体的方式调节PSI与PSII的功能。转录组、翻译组与蛋白组联合分析显示，bl31c中质体编码基因的翻译水平普遍下调，其中PSI组分的下调最为显著。研究还发现，bL31c与叶绿体翻译延伸因子RAB8D (EF-Tu同源蛋白)互作，该机制在蓝细菌中保守，但在大肠杆菌中不保守。值得注意的是，rab8d与bl31c突变体表型相似，均表现为叶片黄化、生物量降低、光系统功能失衡及PSI-LHCI-LHCII超级复合体过量积累。随后，研究团队用氯霉素处理野生型拟南芥抑制叶绿体翻译延伸，结果显示处理组植株出现PSI-LHCI-LHCII超级复合体积累等类似rab8d与bl31c突变体的表型，从而支持“叶绿体翻译延伸缺陷导致PSI-LHCI-LHCII超级复合体积累”的结论。

叶绿体核糖体蛋白bL31c作用模式图

综上所述，该研究发现叶绿体核糖体蛋白bL31c通过与延伸因子RAB8D互作参与叶绿体翻译延伸，该机制在蓝细菌中保守，但在大肠杆菌中不保守。

作者简介

武汉大学王玉坤博士为该论文第一作者，侯昕教授为通讯作者。相关工作得到国家重点研发计划和国家自然科学基金等项目资助。