中国科学院遗传发育所等发现MHZ9是水稻乙烯信号途径的翻译调控因子

　　蛋白质是生命活动的主要承担者，其合成由编码基因的mRNA含量与翻译效率共同决定。翻译调控可在不改变mRNA含量的情况下，快速可逆地调控蛋白合成，有助于生物在感知内外源信号后，迅速做出应变行为。

 

　　乙烯信号在植物生长发育与逆境胁迫中发挥重要作用。前期拟南芥研究发现，EIN2通过直接或间接靶向乙烯信号负调控组分EBF1/2 mRNA进行翻译抑制来激活乙烯信号。然而，这一过程是否有RNA结合蛋白的参与，以及乙烯信号在全基因组水平会有怎样的翻译调控模式，尚不清楚。

 

　　中国科学院遗传与发育生物学研究所张劲松研究组和中国农业大学，通过分析水稻乙烯不敏感突变体mhz9，鉴定到一个包含甘氨酸-酪氨酸-苯丙氨酸（GYF）结构域的蛋白MHZ9（MAO HUZI 9）；解析了MHZ9通过直接结合OsEBF1/2和其他他相关mRNA，启动全基因组水平的翻译调控从而激活乙烯反应的分子机制。

 

　　MHZ9定位于胞质RNA加工小体（P-body）。MHZ9蛋白C端富含谷氨酰胺的结构介导了MHZ9与OsEIN2 CEND的互作及MHZ9的P-body定位。MHZ9蛋白N端含有RNA加工相关结构域PRP4，直接结合OsEBFs mRNA及许多其他相关基因。植物体内，MHZ9可能通过其C端与OsEIN2 CEND互作接受上游乙烯信号，激活MHZ9 N端的RNA结合活性，结合OsEBF1/2 mRNA的3'UTR，介导乙烯对OsEBF1/2 mRNA的翻译抑制（如图）。在mhz9中OsEBFs的翻译不受抑制，OsEBFs蛋白过度累积，降低下游转录因子OsEIL1的稳定性，引起根的乙烯不敏感反应。

 

　　Ribo-seq分析显示乙烯造成水稻大量基因翻译效率的改变，涉及氨基酸代谢、tRNA合成、自噬和脂类代谢等过程。而这些乙烯诱导的翻译响应基因中有超过90%基因的翻译效率改变依赖MHZ9。MHZ9直接结合并调控了包括OsEBFs在内的部分基因。MHZ9除参与黄化苗乙烯反应外，还影响株高、分蘖数和籽粒大小等农艺性状，暗示MHZ9可能通过其介导的转录后/翻译调控参与植物的不同发育过程。该研究鉴定了新的乙烯信号调控组分，揭示了水稻乙烯信号转导的翻译调控机制，为培育耐逆稳产水稻等作物提供了新的基因资源和理论依据。

 

　　8月4日，相关研究成果在线发表在《自然-通讯》（Nature Communications，DOI：10.1038/s41467-023-40429-0）上。研究工作得到国家自然科学基金等的支持。华南农业大学科研人员参与研究。

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