扬州大学胡学运研究组揭示APO2调控叶绿体RNA剪接新机制

叶绿体是半自主细胞器，具有自己的基因组、转录及翻译系统。高等植物的叶绿体基因组仅保留了大约100多个基因，这些基因的转录及翻译过程离不开大量核基因组编码蛋白的参与。拟南芥核基因编码的ACCUMULATION OF PHOTOSYSTEM ONE（APO）蛋白家族仅有4个成员，其中仅APO1和APO2被预测定位于叶绿体。前人的研究发现APO1参与叶绿体内含子petB和ycf3.2的剪接。由于APO2缺失的突变体表现为胚死亡，因而在该研究之前尚不清楚APO2的分子功能。

近日，扬州大学胡学运教授研究组在国际著名的植物学期刊plant physiology在线发表了题为ACCUMULATION OF PHOTOSYSTEM ONE2 plays an essential role in chloroplast intron splicing during chloroplast biogenesis的研究论文，揭示了叶绿体蛋白APO2通过与RH3，CAF2相互作用，参与内含子ndhA和ycf3.1的剪接，进而在叶绿体发育过程中发挥着不可替代的作用。

该研究首先在拟南芥中创制了雌二醇诱导型APO2-RNAi株系。发现当诱导APO2-RNAi发生后，植株的新生叶片呈现出黄化的表型，其叶绿体内的基粒结构缺失、叶绿素含量减少，以及光系统严重缺陷，表明APO2在叶绿体发育过程中扮演着重要角色。

图1：诱导型APO2-RNAi株系的表型

进一步的分析发现：APO2参与叶绿体内含子ndhA和ycf3.1的剪接。随后该研究利用临近标记（PL），酵母双杂交（Y2H），双分子荧光互补（BiFC）和Pull-down等实验筛选并验证了APO2与剪接因子RH3和CAF2相互作用来共同调控ndhA和ycf3.1的剪接。研究还发现诱导RH3-RNAi发生也可导致ndhA和ycf3.1剪接的缺陷，而RH3能够直接结合ycf3的转录本。综上所述，该研究揭示了APO2与剪接因子RH3/CAF2互作介导叶绿体内含子剪接的分子机制。明确了APO2的分子功能，并为叶绿体内含子剪接机制提供了新的见解。

图2：拟南芥APO2参与叶绿体内含子剪接的工作模型

扬州大学生物科学与技术学院在读博士研究生曾楚和青年教师焦青松为该论文的共同第一作者，胡学运教授、农业科技发展研究院的贾婷助理研究员为该论文的共同通讯作者。扬大生科院在读博士生赵璇参与了部分工作。扬大生科院张云增教授及博士生苏金玲提供了技术支持。该研究得到了国家自然科学基金的资助。

https://doi.org/10.1093/plphys/kiag014