植物信使RNA (mRNA)代謝和mRNA質量監控
真核生物中,mRNA的降解對于mRNA的數量和質量調控都發揮關鍵的作用。成熟的mRNA在細胞中作為模板指導蛋白質的合成,而參與蛋白質翻譯的mRNA的數量受到精確調控。這一過程不僅取決于基因的轉錄水平,也決定于mRNA的降解速率。mRNA 降解主要包括多聚腺苷酸尾(polyA tail)的去除,脫帽(decapping)和核酸酶(ribonuclease)的消化。新近的研究表明,植物細胞中mRNA也可以在蛋白翻譯進行的同時被核酸酶消化,即mRNA逐步退出蛋白翻譯過程與其降解是偶聯的過程。為保證蛋白翻譯的準確性,植物細胞主要通過依賴翻譯的mRNA質量監控機制進行缺陷mRNA的分選及清除,從而實現mRNA質量的調控。這些mRNA質量監控機制同時也可以作為一種基因表達調控方式精細調節植物生長發育及環境適應性。在有缺陷的mRNA不能被核酸酶及時清除時,植物啟動依賴小RNA的轉錄后基因沉默途徑(PTGS, posttranscriptional gene silencing)加以剪切使其喪失功能。轉錄后基因沉默作為一種防御手段清除過量產生的異常mRNA尤其是外源基因表達的mRNA,同時mRNA降解途徑確保轉錄后基因沉默極少作用于內源編碼基因。該綜述對上述過程的分子機制及其在植物中的生物學功能進行梳理論述,并展望植物領域關于mRNA動態降解以及mRNA的數量和質量監控機制有待研究的問題。
南方科技大學
2021-04-13