RNA氧化还原修饰调控番茄果实成熟机制获揭示

近日，中国科学院植物研究所研究员秦国政、副研究员周磊磊等揭示了RNA去甲基化酶的氧化还原修饰调控番茄果实成熟的机制。相关成果发表于Nature Plants，期刊同期在Research Briefing栏目发表研究简报，对该成果进行了推荐。

活性氧作为重要的信号分子，在植物抵御病原菌侵染、响应逆境胁迫，以及维持正常生长发育的多个生物学过程中发挥重要调控作用。在多种活性氧分子中，过氧化氢（H2O2）具有较长的半衰期，可调控干细胞分化、花粉管伸长、气孔发育、果实成熟等植物发育过程，受到了广泛关注，但是它如何与其他信号途径协同作用，共同调控植物发育过程却仍不清楚。

研究人员以番茄果实为研究对象，发现H2O2可引起m6A RNA去甲基化酶SlALKBH2发生氧化修饰形成同源二聚体，促进SlALKBH2蛋白稳定，保障其在果实成熟过程中发挥功能，从而揭示了H2O2信号协同m6A修饰调控果实成熟的新机制。

m6A RNA甲基化修饰广泛存在于真核生物的mRNA分子上，参与调控多个生物学途径。在该研究中，研究人员首先推测，前期工作中鉴定到的m6A去甲基化酶SlALKBH2作为双加氧酶，自身可能存在氧化还原修饰。为了验证这一假设，科研人员将SlALKBH2编码基因在烟草中瞬时表达并用H2O2进行处理，结果显示SlALKBH2对H2O2敏感，在氧化条件下通过分子间二硫键形成同源二聚体。在番茄果实成熟过程中，同样观察到SlALKBH2形成同源二聚体的现象，且H2O2处理进一步增强二聚体形成。此外，H2O2处理可加速番茄果实成熟进程，而这种现象在slalkbh2突变体材料中显著减弱，说明SlALKBH2氧化修饰参与了H2O2诱导的果实成熟调控。

为了鉴定在同源二聚体形成过程中发挥关键作用的半胱氨酸，研究人员对SlALKBH2分子中的10个半胱氨酸进行了单点或组合突变，发现第39位半胱氨酸对同源二聚体的形成至关重要。进一步分析表明，氧化修饰使SlALKBH2蛋白质更加稳定，但是不影响其去甲基化酶活性。研究人员进一步对SlALKBH2的互作蛋白进行了筛选和鉴定并发现硫氧还蛋白还原酶SlNTRC与SlALKBH2发生相互作用。SlNTRC能够调控SlALKBH2的氧化还原状态，进而影响SlALKBH2的蛋白质稳定性和生物学功能。

这项研究建立了活性氧信号与表观转录组之间的内在联系，不仅增进了对植物发育和果实成熟分子机制的理解，而且为利用基因编辑技术改良作物品种提供了新的策略和方法。