北京
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近日，国家生物信息中心-国家基因组科学数据中心（CNCB-NGDC）依托其数据资源体系前期整合的基因组大数据，系统构建了覆盖植物各主要谱系的RNA编辑因子演化图谱，解析了PPR基因的扩增机制，揭示了DYW亚类PPR水平基因转移的范围及演化意义，重塑了非PPR编辑因子的分类体系，并在Molecular Biology and Evolution期刊发表了题为“Kingdom-wide evolutionary characterization of RNA editing factors in Archaeplastida”的研究论文。
RNA编辑是植物线粒体和质体中的一种转录后修饰，主要包括胞嘧啶与尿嘧啶的相互转换（C-to-U和U-to-C），对生长、发育、抗逆等多种生理过程发挥重要作用。该修饰由核基因编码的五肽重复（PPR）蛋白、多细胞器RNA编辑因子（MORF）、细胞器RNA识别基序（ORRM）蛋白、细胞器锌指（OZ）蛋白等多种编辑因子组装形成的编辑体介导。然而，尽管目前大量植物基因组相继被破译，这些RNA编辑因子的演化特征仍缺乏系统解析。
针对上述不足，本研究基于CNCB-NGDC植物编辑体数据库PED v2.0（https://ngdc.cncb.ac.cn/ped）整合的364个高质量基因组，涵盖灰藻、红藻、华藻、绿藻、轮藻、角苔、苔类、藓类、石松、蕨类、裸子植物和被子植物，重建了植物系统发育树，并鉴定了212,779个PPR、2,759个MORF、7,760个ORRM和829个OZ蛋白。比较基因组学分析表明，PPR基因在角苔、藓类和石松中经历了显著扩增，其主要机制是与反转录插入相关的分散复制。进一步，系统发育分析暗示DYW亚类PPR基因从植物跨界水平转移到蛭形轮虫。通过对序列、蛋白结构和表达模式的比较分析，推测该基因可能增强了蛭形轮虫对紫外线辐射的适应。作为PPR蛋白的辅助因子，MORF蛋白仅在裸子植物和被子植物中被发现。比较分析表明，MORF蛋白的标志结构域与介导蛋白质折叠的S8家族丝氨酸蛋白酶前肽/I9家族蛋白酶抑制前肽结构域的序列和结构相似，暗示MORF蛋白可能在RNA编辑调控中发挥蛋白质折叠功能。此外，基于结构域组成，MORF、ORRM和OZ蛋白分别被重新分为SP（单标志结构域）、SM（单标志结构域混合其他结构域）、MP（多标志结构域）和MM（多标志结构域混合其他结构域）四类。该分类不仅扩充了候选RNA编辑因子库，而且揭示了PPR、MORF、ORRM和OZ蛋白之间广泛存在标志结构域融合现象。该研究为解析植物RNA编辑系统的演化规律提供了参考。
CNCB-NGDC章张研究员为该论文通讯作者，博士生陈铭为第一作者，厦门大学瞿清明教授参与了该研究，北京大学张超教授提供了重要建议。该工作得到了国家自然科学基金的资助。
来源：“国家生物信息中心”微信公众号
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