PPR蛋白参与RNA编辑机制的研究进展

RNA编辑是一种发生在转录后核苷酸特异位点的加工修饰现象,包括核苷酸的插入、删除和改变.高等植物中RNA编辑主要发生在线粒体与叶绿体中,具有重要的生物学功能,其机制仍在探索中.而PPR蛋白作为RNA编辑的反式作用因子,成为近几年来分子生物学的研究热点.该文就PPR蛋白、RNA编辑及PPR蛋白参与RNA编辑的机制等进行了综述.     

PPR蛋白在植物细胞器组分转录后调控中的作用机制

PPR (pentatricopeptide repeats)蛋白是陆生植物中最大的蛋白家族之一,是一类RNA结合蛋白,参与细胞器基因的转录后加工过程,对细胞器的生物合成和功能具有深远影响。PPR突变后造成叶绿体光合电子传递链和线粒体呼吸链等进程受损,最终通过影响光合作用或者呼吸作用,造成植株生长发育异常,影响产量、育性、籽粒品质等。近年来,关于该蛋白家族成员参与植物生长发育的报道越来越多,但由于该家族庞大,大部分成员的功能还未被解析。本文系统总结了目前PPR蛋白调控细胞器基因转录后加工的分子机理及对细胞器和植株发育的影响,提出PPR家族还未解决的问题,为深入解析该基因家族的功能及育种应用提供理论基础。     

植物细胞器RNA编辑因子的功能及其作用机制 *

在植物线粒体和叶绿体转录本上,数百个胞嘧啶(C)位点经脱氨基反应变为尿嘧啶(U),这是一种在转录本水平上对遗传信息进行修饰或调控的机制.在植物细胞器中,RNA编辑过程需要不同家族的RNA编辑因子相互作用组装成复杂的编辑复合体,特异地识别编辑位点进行编辑.最初的研究发现,植物RNA编辑受到高特异性五环肽重复(pentatricopeptide repeat, PPR)蛋白的调控,目前在植物中发现400多种PPR家族蛋白,编辑作用复杂.之后对RNA编辑因子互作蛋白/多细胞器RNA编辑因子(RNA editing factor interacting proteins /multiple organellar RNA editing factors,RIP/MORF),细胞器RNA识别基序(organelle RNA recognition motif,ORRM),细胞器锌指蛋白(organelle zinc-finger,OZ)等的研究表明,这些非PPR蛋白组分可以与PPR蛋白形成编辑复合体,共同参与编辑,且RNA编辑复合体具有多样性.RNA编辑因子的缺失会引起植物的生长发育受阻,果实成熟延迟等,对RNA编辑因子的研究显得尤为重要.对植物中RNA编辑因子的功能及其作用机制研究进展进行综述,旨在为后续RNA编辑的研究提供一定的参考.     

PPR蛋白在水稻生长发育中的功能研究进展

水稻是我国最主要的粮食作物之一。水稻的安全生产越来越依赖分子生物学功能基础研究。PPR(Pentatricopeptide repeat)蛋白是水稻中较大的蛋白家族之一,研究证明PPR蛋白由核基因编码并参与细胞器前体RNA加工,如RNA起始翻译、RNA稳定、RNA剪接、RNA编辑,调控水稻叶绿体和线粒体等的发育,进而影响水稻的花粉、胚、胚乳、叶片及其他组织的生长发育。该类蛋白表达受抑制将严重影响水稻正常生长发育。对近年报道的水稻PPR蛋白结构、分类、定位、RNA作用靶位点、作用方式及其对水稻生长发育的影响进行综述。对已报道水稻PPR蛋白功能作出总结并对今后PPR蛋白对水稻种质资源的创新应用等可能的研究方向进行了展望。     

PPR蛋白影响植物生长发育的研究进展

植物生长发育是一个极其复杂的生理生化过程,受内外因素共同作用。PPR蛋白是核基因编码的具有重复PPR基序的蛋白,分布广泛,在高等植物中数量巨大。PPR蛋白的靶标一般是线粒体和叶绿体中转录的RNA前体,多数可与MORF互作,参与线粒体和叶绿体基因的RNA编辑。PPR蛋白缺失的突变体植株多数呈现异常表型,影响植物的正常生长发育。本文就近年来发现的PPR蛋白结构、分布,与RNA编辑的关系,及其对植物生长发育的影响进行了综述。     

PPR蛋白在植物生长发育中的作用

PPR蛋白在陆生植物中属于最大的蛋白家族之一,其成员种类和数量均十分庞大。PPR蛋白主要的功能是通过在多种细胞器中进行定位从而参与细胞核和细胞器中特异单链RNA的转录后修饰和编辑,在植物生长发育的多个阶段均发挥着重要的作用。多数PPR蛋白编码基因的突变体呈现异常的发育表型,如胚胎致死、发育迟缓及绿化延迟等。对近年来植物PPR蛋白的分类、定位、RNA修饰的机制及其对植物生长发育影响进行了综述,并展望了植物PPR发挥功能区域和参与的调控网络研究。     

人线粒体RNA加工及调控

线粒体是细胞内氧化磷酸化（oxidative phosphorylation,OXPHOS）和合成三磷酸腺苷（adenosine triphosphate,ATP）的细胞器，是细胞能量代谢的“动力工厂”。线粒体几乎存在于所有真核生物中，参与细胞凋亡、钙稳态以及先天免疫反应的调节等过程，对细胞行使正常的生理功能至关重要。线粒体是半自主细胞器，拥有自身的基因组DNA，编码37个基因，包括2个rRNA基因、13个m RNA基因和22个tRNA基因。线粒体的基因表达需要经过复杂的转录和转录后加工过程，包括多顺反子RNA的切割、RNA的修饰以及RNA的末端加工等过程。异常的线粒体RNA加工会导致线粒体RNA表达谱发生变化、线粒体翻译紊乱、线粒体功能失常等，从而造成多种线粒体相关疾病。本文综述了线粒体DNA的转录、RNA转录后加工以及影响RNA加工的因素方面的最新研究进展。     

高等植物叶绿体RNA编辑研究进展

RNA编辑普遍存在于陆生植物中,在高等植物叶绿体中以C→U的替换为主,可能是叶绿体产生功能蛋白的重要方式。近年来,使用体外分析、叶绿体转化和紫外交联等技术,使叶绿体RNA编辑机制的研究取得较大进展。本文对这些新的进展进行了概述,并对高等植物叶绿体RNA编辑研究中有待解决的问题进行了展望。     

植物细胞质雄性不育分子机理研究进展

本文从线粒体基因组、线粒体基因、线粒体转录RNA、线粒体蛋白、转基因植物以及花粉败育机理六个方面详细介绍了植物细胞质雄性不育分子生物学研究的技术和方法。综述了植物细胞质雄性不育分子机理研究的进展 ,并对植物细胞质雄性不育分子机理的前景作了展望。