叶片衰老是植物生长发育的重要过程，受到多种内源和环境信号的共同调控。茉莉酸（jasmonic acid, JA）是促进叶片衰老的重要激素，对其合成水平的精细调控是保证植物正常衰老的关键。N6-甲基腺苷（m6A）是真核生物mRNA中广泛存在的一种内部修饰，参与RNA代谢及植物生长发育等多个过程。已有研究表明，m6A甲基转移酶MTA参与拟南芥黑暗诱导的叶片衰老，但m6A是如何调控JA的合成以及其下游的生物学过程，仍有待进一步阐明。
近日，新加坡淡马锡生命科学研究院申莉莎课题组在The Plant Cell在线发表了题为RNA m6A methylation fine-tunes the jasmonic acid biosynthesis pathway to modulate plant aging的研究论文，揭示了m6A通过协同调控多个茉莉酸合成相关转录本的稳定性，维持JA稳态并调控叶片衰老的分子机制。
作者发现HIZ2与多个m6A 写入复合体组分相互作用，并参与维持正常蛋白丰度。HIZ2功能缺失导致转录组范围内广泛的m6A 修饰减少，进一步支持HIZ2是m6A 写入复合体的重要组分。在hiz2和AmiR-mta中，多个JA合成相关转录本的m6A水平下降，稳定性增加，并伴随JA及其活性形式JA-Ile积累和叶片提前衰老。抑制JA合成能够明显缓解早衰表型，表明JA过量积累是这一表型的重要原因。
进一步研究发现，m6A读取蛋白ECT2、ECT3和ECT4在这一过程中具有冗余的功能。ECT3能够以m6A依赖的方式结合多个JA合成相关转录本，并促进其降解。ect2/3/4三突变体中，这些转录本的稳定性增加，JA-Ile含量升高，叶片提前衰老。表达正常的ECT3能够恢复这些表型，而丧失m6A识别能力的ECT3W283A突变蛋白则无法实现恢复，这说明对m6A修饰的识别能力是ECT3发挥控制作用的关键。
基于上述发现，作者提出了m6A调控JA合成与叶片衰老的分子模型（图1）。在较年轻的叶片中，HIZ2参与维持m6A写入复合体的蛋白稳态，支持多个JA合成相关转录本上的m6A修饰。这些修饰被ECT2/3/4识别后，促进相关转录本降解，从而限制JA过量积累，避免叶片过早衰老。随着叶片年龄增长，HIZ2及多个m6A写入组分表达逐渐下降，JA合成相关转录本上的m6A修饰随之减少，转录本稳定性增加，进而促进JA积累，推动叶片衰老。在hiz2突变体中，写入复合体组分的蛋白丰度降低，m6A修饰不足，使JA合成相关转录本过度积累，最终导致叶片提前衰老。
综上所述，该研究揭示了m6A协同调控同一激素合成通路中多个转录本的机制，为理解RNA修饰如何协调植物激素稳态与叶片衰老提供了新的依据。
图1. HIZ2依赖的m6A修饰调控茉莉酸合成以及叶片衰老的分子模型
张禹博士和李苹博士为论文的共同第一作者，申莉莎研究员为本文的通讯作者。湖南大学的何崇圣教授、新加坡淡马锡生命科学研究院的Jang In-Cheol资深研究员也参与了本研究。本研究项目得到了新加坡国家研究基金会（National Research Foundation Competitive Research Programme）和淡马锡生命科学研究院的支持。
论文链接：
https://doi.org/10.1093/plcell/koag287
热门跟贴