科学家发现了两种与植物发育相关的新蛋白质

德克萨斯A&M农业生命研究所的研究人员表示，两种新蛋白质的发现可以为调节植物结构和抵抗干旱等作物胁迫的能力提供更好的方法，从而提高农业生产力。

这两种蛋白质名为RICE1和RICE2，在eLife杂志的5月刊中有所描述，它基于大学站AgriLife研究生物化学家张秀仁博士的着作。

Zhang解释说，DNA包含构建身体所需的所有信息，而RNA分子将这些信息传递给可以使用它们的细胞中的位点。

但是细胞会产生自己的RNA，它们只需要这么多，以便正确发育并对环境做出良好反应。因此，植物会产生一种更小的分子，称为microRNA或miRNA，可以去除额外的RNA并阻止其产生蛋白质。该过程称为RNA沉默。

理解沉默很重要，因为研究人员可以通过调整RNA的量来利用该技术帮助植物克服生长障碍或处理不利环境的能力。

“RNA沉默的一个关键因素是称为RISC(RNA诱导的沉默复合物)的多组分复合物，其中含有microRNA和称为AGO的酶，”Zhang说。“MicroRNA起初就像双胞胎，可以这么说，但是当AGO蛋白质进入时，其中一只双胞胎会离开并消失。”

一旦microRNA识别出其RNA靶标进行沉默，AGO就会将RNA切割成两片，称为5-prime和3-prime裂解片段。

“这些片段基本上是RNA分子的起始和终止部分。但是，两个产生的片段必须迅速清除，因此RISC可以转移到下一个目标，”他说。

“这就像在高峰时间在餐馆吃饭，”张解释道。“你吃得很快，然后离开。然后，服务员将餐桌清理干净并重置，以便为下一位客人服务。”

他说，研究人员已经知道如何去除3-prime裂解片段，但不清楚如何处理5-prime裂解片段。

“已知的是，5-prime裂解片段标有一种叫做尿苷的化学物质，”张说。“不知何故，尿苷告诉持有miRNA的RISC，这个片段需要被破坏。”

使用蛋白质组学分析，一种强大的生化方法，Zhang及其同事破译了拟南芥中一种RISC的成分，拟南芥是一种常用于研究的模型植物。他们在那里发现了RICE或RISC-Interacting Clearing Exoribonuclease蛋白质。

对RICE蛋白质的生化特征的进一步研究表明它们是降解RNA的酶。利用晶体学，大学站AgriLife研究生物化学家李平伟博士发现，RICE1具有六个相同分子的环状形状。

“这种环形结构非常重要，因为如果环形被破坏，蛋白质就无法存活，”李说。这将导致工厂发展过程中出现问题。

然后，Zhang及其同事分析了RICE1的形状，并确定了其“活性”区域，该区域负责降解隐藏在两个RICE分子相邻位点上的RNA片段。

“当这些活性区域被阻断时，microRNA水平很低，但用尿苷标记的5-prime裂解片段很高，”他说。“此外，RISC复合体无法正常工作，从而导致植物生长和发育过程中出现问题。”

这些结果表明RICE蛋白质降解用尿苷修饰的5-prime裂解片段以保持RISC存活。

张说，大米蛋白在植物和动物中是相似的，因此人类的对应物很可能与植物蛋白具有相似的作用，因此对人体的发育非常重要。

张说，接下来的挑战将是探索RICE蛋白如何更详细地发挥作用，这可能会导致新的方法来操纵RISC的功效和microRNA的水平来改变生物体结构并改善生物技术应用中的胁迫耐受性。

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