2022年 8月26 日，蛋白質(zhì)與植物基因研究國家重點實驗室、北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)學(xué)院錢偉強(qiáng)課題組在The Plant Cell上發(fā)表了題為"The small nucleolar RNA SnoR28 regulates plant growth and development through by directing rRNA maturation"的研究論文，揭示了擬南芥SnoR28通過催化25S rRNA G2396上的2'-O-甲基化以及監(jiān)測正確的rRNA前體加工來調(diào)控植物生長和發(fā)育的分子機(jī)制。

     研究人員通過篩選CRISPR/Cas9系統(tǒng)構(gòu)建的非編碼RNA缺失突變文庫，鑒定到box C/D SnoR28.1 cluster是植物生長發(fā)育的重要調(diào)控因子。SnoR28.1s的缺失會導(dǎo)致擬南芥真葉和根的生長出現(xiàn)缺陷（圖一）。SnoR28.1 cluster為典型的C/D類snoRNA簇，定位于核仁。利用RiboMeth-seq對SnoR28.1s缺失突變體核糖體RNA甲基化水平檢測，發(fā)現(xiàn)在25S rRNA的2396位2'-O-甲基化水平較野生型降低，并通過低脫氧核苷酸濃度的逆轉(zhuǎn)錄PCR（RTL-PCR）和Primer extension analysis實驗證明與上述結(jié)果一致，說明SnoR28.1s可催化25S rRNA G2396上的2'-O-甲基化修飾。RNA gel blot實驗發(fā)現(xiàn)45S rDNA的轉(zhuǎn)錄水平在SnoR28.1s缺失突變體中有明顯積累，且突變體中異常加工產(chǎn)物27SB rRNA (27SB*)明顯積累。27SB是25S rRNA和5.8S rRNA的前體，對于60S大亞基的組裝有重要作用，研究者進(jìn)一步通過Ribosome profile和抗生素處理實驗證明，突變體rRNA的加工缺陷影響了核糖體的正常功能。SnoR28包含一個7-bp的反義盒 (antisense box) 和一個8-bp的"extra box"，"extra box"可與rRNA甲基化位點附近序列互補(bǔ)。研究人員利用antisense box和"extra box"不同突變轉(zhuǎn)基因材料經(jīng)實驗證明antisense box是25S rRNA甲基化和rRNA前體加工所必需的，"extra box"是rRNA前體加工所必需的，同時也部分負(fù)責(zé)甲基化功能。該研究結(jié)果為植物中snoRNA集群的生物學(xué)作用提供了新的見解。

 

圖一. C/D box snoRNA 簇SnoR28.1s調(diào)控植物生長發(fā)育

 

     曹玉鑫博士為文章第一作者，北京大學(xué)錢偉強(qiáng)研究員為通訊作者。中國科學(xué)院生物物理研究所王佳音博士、吳松燐博士，北京大學(xué)博士后尹曉暢、孫林華博士、博士生舒佳，已畢業(yè)研究生劉衍男，湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)博士生戴杏，北京大學(xué)朱丹萌副研究員，鄧興旺教授，中國科學(xué)院生物物理研究所葉克窮研究員對該工作提供了幫助。該工作得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學(xué)基金委的資助。