The Plant Cell 钱伟强课题组揭示小核仁RNA调节植物生长和发育的机制

2022年 8月26 日，蛋白质与植物基因研究国家重点实验室、北京大学现代农学院钱伟强课题组在The Plant Cell上发表了题为"The small nucleolar RNA SnoR28 regulates plant growth and development through by directing rRNA maturation"的研究论文，揭示了拟南芥SnoR28通过催化25S rRNA G2396上的2'-O-甲基化以及监测正确的rRNA前体加工来调控植物生长和发育的分子机制。

研究人员通过筛选CRISPR/Cas9系统构建的非编码RNA缺失突变文库，鉴定到box C/D SnoR28.1 cluster是植物生长发育的重要调控因子。SnoR28.1s的缺失会导致拟南芥真叶和根的生长出现缺陷（图一）。SnoR28.1 cluster为典型的C/D类snoRNA簇，定位于核仁。利用RiboMeth-seq对SnoR28.1s缺失突变体核糖体RNA甲基化水平检测，发现在25S rRNA的2396位2'-O-甲基化水平较野生型降低，并通过低脱氧核苷酸浓度的逆转录PCR（RTL-PCR）和Primer extension analysis实验证明与上述结果一致，说明SnoR28.1s可催化25S rRNA G2396上的2'-O-甲基化修饰。RNA gel blot实验发现45S rDNA的转录水平在SnoR28.1s缺失突变体中有明显积累，且突变体中异常加工产物27SB rRNA (27SB*)明显积累。27SB是25S rRNA和5.8S rRNA的前体，对于60S大亚基的组装有重要作用，研究者进一步通过Ribosome profile和抗生素处理实验证明，突变体rRNA的加工缺陷影响了核糖体的正常功能。SnoR28包含一个7-bp的反义盒 (antisense box) 和一个8-bp的"extra box"，"extra box"可与rRNA甲基化位点附近序列互补。研究人员利用antisense box和"extra box"不同突变转基因材料经实验证明antisense box是25S rRNA甲基化和rRNA前体加工所必需的，"extra box"是rRNA前体加工所必需的，同时也部分负责甲基化功能。该研究结果为植物中snoRNA集群的生物学作用提供了新的见解。

图一. C/D box snoRNA 簇SnoR28.1s调控植物生长发育

曹玉鑫博士为文章第一作者，北京大学钱伟强研究员为通讯作者。中国科学院生物物理研究所王佳音博士、吴松燐博士，北京大学博士后尹晓畅、孙林华博士、博士生舒佳、已毕业研究生刘衍男，湖南农业大学博士生戴杏，北京大学朱丹萌副研究员、邓兴旺教授，中国科学院生物物理研究所叶克穷研究员对该工作提供了帮助。该工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金委的资助。

编辑 | 杜轩昊

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