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3’非翻译区(three prime untranslated region,3’-UTR)是位于mRNA上紧跟着终止密码子的部分序列,它来源于基因的3’侧翼区域。之前的研究报道3’-UTR参与很多生物学调控过程,包括前体mRNA的裂合,聚腺苷酸化,mRNA的稳定性,定位以及翻译效率,这些都显示出3,-UTR在精确调控基因表达方面起着一个至关重要的作用。已知在拟南芥中缺少3,-UTR的基因能产生不正确终止和未聚腺苷酸化的通读转录本,这些异常转录本能诱导激活RDR6介导的RNA沉默机制。这个监督机制有助于在转录后水平保证基因表达的完整性,然而对于细胞如何在转录水平上调控缺少3’-UTR的基因的转录,我们知道的还很少。转录通读是指一个基因在转录过程中因为某种原因越过转录终止信号继续转录下游DNA序列的现象。转录通读可以造成相邻基因的转录干涉并产生包含两个甚至多个基因的mRNA的异常转录本。3’-UTR可以帮助Pol Ⅱ有效地终止转录,防止相邻基因因为转录通读而发生转录干涉。尽管之前的研究已经广泛地探究了这个过程,但对于缺少3’-UTR的基因转录终止的机制目前仍不清楚。为了探究在转录水平限制缺少3’-UTR基因转录通读的机制,本研究构建了一个携带有强启动子(CaMV 35S)驱动的荧光素酶(LUCIFERASE, LUC)基因和下游的抗性潮霉素磷酸转移酶基因(hygromycin phosphotransferase, HPT)的质粒,其中LUC基因缺少3’-UTR (35S-LUC)。我们把它转化到拟南芥生态型Col-0中,通过荧光检测的方法挑选出一个稳定的没有LUC荧光的转基因株系,并称其为野生型(WT)。然后我们用EMS诱变WT植株筛选到了一个LUC发光的突变体438-1。研究发现438-1突变体是由于LUC利用它下游HPT基因的3’-UTR发生了转录通读,进而导致了LUC荧光的恢复。同时内源的一个缺少3’-UTR的转座子MULE-F19G14也利用了它下游CYP40基因的3’-UTR发生了转录通读。通过图位克隆和回补实验我们鉴定出是由于OTS1基因的突变导致了转录通读的发生。已知OTS1 (OVERLY TOLERANT TO SALT1)是一个SUMO蛋白酶,具有去SUMO修饰活性,参与植物的许多生理过程,例如盐胁迫响应和开花调控等,我们发现它的去SUMO修饰活性同样对于限制异常基因LUC和4ULE-F19G14的转录通读是必需的。前期本实验研究发现MOM1也能限制异常基因的转录通读,根据实验结果我们发现OTS1和MOM1可能在不同的途径介导了该过程。遗传学实验结果显示编码RNA聚合酶V(Pol V)和DDR复合物基因的突变能抑制438-1中异常基因LUC和MULE-F19G14的转录通读,这说明438-1中转录通读是依赖于Pol V和DDR复合物的。进一步的实验结果显示Pol V的最大亚基NRPE1在体内能被SUMO修饰并且能与OTS1和SIZ1互作,说明OTS1和SIZ1在体内可能介导Pol V的SUMO修饰。最后反向遗传学鉴定显示除了OTS2与ULP21ike2外,所有已知和推断的SUMO蛋白酶和SUMO连接酶对于沉默这些异常基因具有相似的作用,这说明了SUMO修饰对缺少3’-UTR基因的转录基因沉默(TGS)起着非常关键的调控作用。综上所述,本研究揭示了一条SUMO修饰通过调控Pol V,从而限制异常基因转录通读的调控途径。