PC | 德国波恩市大学利用一个C-to-U RNA编辑位点和两个独立进化的编辑因子测试DYW型PPR蛋白的互补作用

C-to-U RNA编辑发生在所有陆生植物的细胞器中，除了复杂的叶状地苔，由特定的PPR蛋白介导的转录后过程。胞苷(C)转化为尿苷(U)通常会改变转录本中的密码子身份，因此确保了参与叶绿体光合作用和线粒体氧化磷酸化时蛋白质的正确翻译过程。在大多数开花植物中，大约30-50个C(在质体中)和大约400-500个C(在线粒体中)被特异地转化为U。在被子植物中鉴定到多蛋白复合物组成的编辑体进行C-to-U RNA编辑。PPR蛋白是编辑体的核心成分。PPR蛋白最初被鉴定为通过其PPR重复序列识别编辑靶位点上游RNA序列的特异性因子，从而确定了要编辑的C，在编辑位点上游约10-25 nt处与PPR蛋白以1-nt / 1 PPR的方式结合。所有特异的PPR编辑因子都属于PPR蛋白的PLS亚型。PLS型PPR阵列不仅包括35个氨基酸长度的p型重复序列，还包括较长的l型(35- 36aa)和较短的s型变体(31- 32aa)，通常排列为串联的PLS三联体重复序列。P型和S型PPRs通过它们的第5个也是最后一个氨基酸与核苷酸结合，这与RNA-PPR结合编码是一致的。l型PPRs的功能仍然难以捉摸。

许多编辑因子在其PPR序列下游携带C末端延伸:E1基序、E2基序和DYW结构域。C端DYW结构域对胞苷脱氨酶在C-to-U转换过程中的功能至关重要，与胞苷脱氨酶具有结构和序列上的相似性。DYW结构域的n端还包含一个保守肽基序:PG-Box (PGxSWIEV)，它通过一种未知的机制参与RNA编辑，并保留在许多开花植物c端截断的编辑因子中。E1和E2基序与TPR重复序列相似，位于DYW结构域的上游，对于高效编辑是必要的但功能尚未明确，可能起到间隔器的作用，使DYW域处于正确的位置，从而转换要编辑的C，或者与其他辅助编辑因子相互作用。

Physcomitrium (Physcomitrella) patens在进化上与开花植物相差甚远，为比较进化研究提供了一个好的模型，基因组学研究表明Physcomitrella patens(P. patens)来源于Physcomitrium. P. patens具有一个非常简单的细胞器RNA编辑背景:质体中只有两个编辑位点,线粒体中有11个RNA编辑位点。9个完整的DYW型PPR蛋白各自负责编辑1或2个目标位点。并且有研究表明两个P. patens RNA编辑因子可以在大肠杆菌成功编辑其效率与在planta中相似。被子植物和藓类植物中几种特定RNA编辑因子的保存及其与指定编辑位点的协同进化。编辑因子的保存通常取决于其在细胞器中所分配的编辑位点的保留。

近日，Plant Cell在线发表了德国波恩市大学题为“One C-to-U RNA Editing Site and Two Independently Evolved Editing Factors: Testing Reciprocal Complementation with DYW-type PPR Proteins from the Moss Physcomitrium (Physcomitrella) Patens and the Flowering Plants Macadamia integrifolia and Arabidopsis thaliana”的论文，测试不同的编辑系统的编辑因子在相同的编辑位点是否能够在交互遗传系统中工作。

在被子植物中，有数百个位点进行RNA编辑，相比之下，苔藓相对简单只有13个位点，因此苔藓和被子植物中的拟南芥是可作为理想的试验材料。它们的RNA编辑系统(简化vs复杂)经过4亿多年的进化被分离开来。研究人员将P. patens和拟南芥编辑因子在各自的其他遗传环境中相互表达。令人惊讶的发现P. patens编辑因子在拟南芥cwm1突变背景中表达时，编辑了所有的靶点（C末端被截断）。相反，拟南芥CWM1和CWM1- ppr79嵌合体都不能恢复P. patens ppr79 ko植株的编辑。来自早期分化的被子植物澳洲坚果的一个类似cwm1的PPR蛋白，在P. patens中表达时具有完整的DYW结构域和对nad5eU598RC的完整编辑。因此研究人员得出结论:1、独立进化的P. patens编辑因子PPR79在更复杂的拟南芥编辑系统中可以如常运行。2、截短的PPR79在拟南芥中表达时招募催化DYW结构域。3、在不复杂的P. patens编辑环境中Macadamia CWM1-like蛋白保持工作能力。