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2023-01

我院研究人员在《Nucleic Acids Research》发表研究论文 揭示转座子调控基因表达新机制

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近日,核生所陈果副研究员在国际期刊《Nucleic Acids Research》(IF = 19.160)杂志在线发表了题为《A novel active transposon creates allelic variation through altered translation rate to influence protein abundance》的研究论文。该论文基于华中农业大学作物遗传改良全国重点实验室玉米团队李青教授课题组研究项目,陈果副研究员为论文第一作者,我院核生所、新疆农作物生物技术重点实验室、省部共建干旱荒漠区作物抗逆遗传改良与种质创新国家重点实验室(筹)为合作单位。

本研究鉴定了玉米和水稻上趋同选择基因ZmSWEET4c的一个有功能且具有剂量效应的亚等位基因。鉴定了一类新的转座子,发现转座子可形成uORF,并通过调控蛋白质翻译效率调控基因表达和表型。本研究为基于转座子驱动的作物改良提供了新的途径,通过对转座子进行编辑,可调控蛋白丰度,创制优良等位基因,实现重要农艺性状的改良。

研究表明,在玉米自交系B73后代材料中发现一个活跃转座子—BTA(B73 active TE hAT),将BTA插入到编码糖转运蛋白的基因ZmSWEET4c第一个外显子中,可形成一个新的具有剂量效应的亚等位基因,并导致玉米籽粒大小改变。BTA的插入不影响基因转录、剪切、亚细胞定位等,但可通过产生uORF及其自身的二级结构抑制ZmSWEET4c的翻译效率,降低蛋白质丰度。此外,BTA插入其它基因中也会产生相似效应。通过转座子捕捉技术,在BTA活跃的后代材料中可鉴定到79个新的插入事件,其中包括BTA和BTA-like转座子。新的插入位点具有典型的常染色质特征,包括低水平的DNA甲基化和高水平的H3K27ac。研究还鉴定到BTA及BTA-like转座子对应的自主转座酶具有完整的ORF,能够转录和翻译,编码的蛋白质具有典型的自主转座酶功能结构域。(核生所 李晓荣 陈果)

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