植物具有一套复杂的机制来监控新蛋白质的产生。U1snRNP复合物确保蛋白质蓝图完全完成。这一点很重要,因为细胞往往会过早停止这一过程。这种质量控制,即所谓的telescripting,以前只存在于动物细胞中。

研究表明植物具有蛋白质蓝图监测机制这种机制被认为只存在于动物细胞中

如今,马丁路德大学哈勒-维滕贝格分校(MLU)领导的研究小组发现,类似的过程也发生在植物中。这项研究发表在《自然植物》杂志上。

植物细胞需要蛋白质才能发挥作用。它们控制植物的所有重要过程,例如生长和新陈代谢。新蛋白质的蓝图存在于植物的遗传物质中,或者更确切地说,存在于植物的基因中。

“信息是经过编码的,基因需要被读取并从DNA转录成RNA。这些RNA分子是蛋白质的蓝图,是一步一步的组装说明,”MLU植物遗传学家SaschaLaubinger教授解释道。

在这项新研究中,他们的团队研究了植物如何确保这些蓝图正确生成。“RNA还包含对蛋白质生成不必要的部分。这些部分必须提前被识别和切除。这是由剪接体完成的,剪接体还会连接相关的基因信息,”Laubinger继续说道。

这一过程不容有任何差错:即使RNA发生微小变化,也会导致蛋白质缺陷。基因中还有几个位点,转录过程可能会在无意中停止。

大约10年前,研究人员在动物体内发现了一种保持DNA到RNA转录持续进行的机制:电传转录。

Laubinger解释说:“U1snRNP复合物具有双重功能:作为剪接体的一部分,它有助于确保相关基因信息正确剪接在一起。它还确保转录过程完全完成。第二种机制称为转录转录。”到目前为止,尚不清楚这个过程是否也存在于植物中。

为了验证他们的假设,研究人员使用了模式植物拟南芥。他们在实验室中人工培育出含有少量U1snRNP分子的植物。“我们能够将浓度降低到正常浓度的10%左右。低于这个浓度就意味着植物不再可行,”Laubinger说。

从外观上看,这些植物已经与正常植物有很大不同:它们明显较小,叶子发育不良。研究人员分析了这些植物中所有基因的活动,并寻找缩短的RNA片段。这表明从DNA到RNA的转录过早停止了。

研究小组发现了数百个实例。“我们很惊讶发现了这么多的RNA片段。拟南芥的基因相对较短,因此U1snRNP复合物对转录过程的影响应该相当小。其他植物,如某些蕨类植物和松树,有较长的基因,因此这里的影响可能更大,”Laubinger说。

这一发现为如何控制植物基因活动提供了重要见解。“我们知道,在高温压力下,转录可以改变人类细胞的基因活动,”劳宾格说。如果在植物中也能发现类似的东西,那么这可能是一种让植物更能抵抗气候变化影响的方法。