三种CRM蛋白在线粒体II组内含子剪接及玉米种子发育中的非冗余功能

《Journal of Genetics and Genomics》：Non-redundant functions of three CRM proteins in mitochondrial group II intron splicing and maize seed development

　　

李英波|张明月|魏玉红|徐婷婷|董月娇|王永燕|史东升|史涛宇|严鹏帅|陈洪宇|唐继华|沈青文|王贵峰

摘要

II类内含子在植物线粒体基因组中非常丰富，其剪接过程需要多种核编码的RNA结合蛋白参与。叶绿体RNA剪接和核糖体成熟（CRM）蛋白属于一个进化上保守的RNA结合蛋白家族，然而这些蛋白在内含子剪接中的特异性及其背后的分子机制仍知之甚少。本研究发现，三种定位于线粒体的CRM蛋白在线粒体II类内含子剪接及玉米种子发育过程中发挥着不可替代的作用。通过对玉米基因组的全范围分析，我们鉴定出16个CRM基因，这些基因被分为四个亚家族，且每个亚家族包含不同数量的CRM结构域。ZmCFM5和ZmmCSF2主要定位于线粒体，而ZmCFM3则同时定位于线粒体和叶绿体。这些CRM基因的功能缺失突变体会导致内含子剪接异常和种子发育受阻。ZmCFM5参与nad1内含子4和nad4内含子1的剪接过程，而ZmmCSF2和ZmCFM3分别作用于nad5内含子4和nad1内含子2的剪接。cfm5突变体表现出线粒体形态异常以及复合物I活性降低。ZmCFM5能够特异性结合目标内含子第五结构域中的保守序列，并与剪接因子ZmSPR2发生物理相互作用。我们的研究结果表明，CRM蛋白与其他RNA结合蛋白协同作用，形成动态的核糖核蛋白复合物，从而赋予II类内含子剪接的特异性和效率。