NAR ： 中科院植物所研究团队揭示叶绿体核糖体RNA甲基化修饰的机制和功能

来源：BioArt植物

核糖体RNA（rRNA）的甲基化修饰是生物界中普遍存在的一种转录后修饰机制。它可以改变rRNA分子的局部空间结构，从而优化核糖体的蛋白翻译效率。不同物种之间的rRNA甲基化程度存在明显差NAR别，是rRNA进化的标志性事件之一。叶绿体是高等植物中重要的细胞器，它是由蓝细菌经过内共生过程演化而来的，具有自己的核糖体，因而能够独立地进行蛋白质合成。但是，对于绿体内是否存在rRNA甲基化现象，催化rRNA甲基化的分子装置以及其可能的生物学功能，目前仍然缺乏研究。

中国科学院植物研究所光生物学重点实验室迟伟研究员以模式植物拟南芥为材料，对上述问题进行了研究。相关研究成果以The critical function of the plastid rRNA methyltransferase, CMAL, in ribosome biogenesis and plant development为题于2020年 2月25日发表在国际学术期刊Nucleic Acids Research 上。

该研究利用亚硫酸盐测序法在叶绿体16S rRNA中鉴定到一个甲基化位点C1352。同时分离了一个拟南芥突变体cmal，在该突变体中C1352位点不能进行正常的甲基化。基因克隆表明，CMAL基因编码一个定位于叶绿体的SAM依赖型的RNA甲基转移酶。进一步的研究表明，该位点的甲基化修饰如果被破坏，叶绿体核糖体的组装将会受到严重影响，叶绿体mRNA的翻译效率因此也将会大幅下降。比较有趣的是CMAL的缺失不仅使叶绿体功能受到影响，植物根和叶的发育过程也会受到影响，表现出类似生长素缺失的表型。遗传和生化数据表明，CMAL可以通过调控植物生长素的信号转导途径从而影响植物的发育过程，暗示着叶绿体的核糖体装置可以作为一个信号源调控植物的器官发育程序。

因此，该研究明确了在叶绿体内存在rRNA甲基化修饰现象，并揭示了rRNA甲基化修饰在叶绿体核糖体生物发生以及植物发育过程中的作用。同时，该研究还表明叶绿体和细菌rRNA甲基化的机制和功能存在明显差别，这为认识高等植物叶绿体的进化过程提供了有用的线索。

光生物重点实验室邹美娟博士为该论文的第一作者，迟伟研究员为该论文的通讯作者。光生物重点实验室于龙江研究员、张立新研究员（现河南大学）以及德国慕尼黑大学的Jörg Meurer教授对论文亦有重要贡献。该研究得到中科院战略性先导科技专项以及农业部转基因专项的资助。

论文链接：

https://doi.org/10.1093/nar/gkaa129