Nat Commun | 河南大学宋纯鹏团队揭示植物耐热调控新机制

最近，河南大学宋纯鹏教授团队在国际知名期刊《Nature Communications》上发表了题为“Sequestration of DBR1 to stress granules promotes lariat intronic RNAs accumulation for heat-stress tolerance”的研究论文。这项研究首次揭示了高温胁迫引起环状内含子RNA（lariat intronic RNAs）的积累及其调控机制。

随着全球气候变暖，极端高温事件愈加频繁，植物作为固定生长的生物体，面临着严峻的高温胁迫。这种胁迫不仅严重影响植物的生长、发育、产量和品质，甚至在极端情况下可能导致植物死亡。在长期的进化过程中，植物形成了一系列复杂的生理和生化适应机制，主要涉及基因转录和转录后调控。在基因转录层面，热胁迫相关的转录因子，如热激反应因子（HSFs）和热休克蛋白（HSPs）的功能和作用机制已逐步被揭示。此外，高温胁迫还会诱导应激颗粒的形成，这些颗粒通过选择性地招募mRNA和蛋白质，发挥存储、降解、保护或隔离的功能。

环状内含子RNA（lariat RNA）是mRNA成熟过程中形成的副产物。传统上，它们被认为会最终被RNA脱支酶DBR1线性化并降解。然而，本研究揭示了高温胁迫引起环状内含子RNA的积累，进而提高RNA Pol II的转录效率，从而增强了热胁迫相关基因的表达。同时，还发现了高温胁迫下环状内含子RNA积累的新机制：高温诱导DBR1互作蛋白SICKLE发生相分离，将DBR1招募至应激颗粒中进行隔离，从而减少细胞对环状内含子RNA的降解能力，导致其丰度增加。这项研究不仅丰富了我们对植物应对高温胁迫分子机制的认识，也为作物抗逆性遗传改良提供了新的思路。

文章的第一作者为安徽农业大学生命科学学院的副教授吴承云和河南大学在读博士研究生王行松。通讯作者为宋纯鹏教授和胡筑兵教授。参与研究的还有华中农业大学的谢周丽副教授，河南大学的徐秀美教授和郭思义教授，澳大利亚昆士兰大学的José Ramón Botella教授，复旦大学的郑丙莲教授，北京大学的王伟研究员，以及河南大学博士生研究生李炎、甄伟波、王春菲和工作人员王晓庆。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金项目，河南省自然科学基金，海南省科技计划三亚崖州湾科技城科技创新联合项目等的资助。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-52034-w