程序降温过程中含水生菜种子(Lactucasativa)RNA降解和泛素化介导的蛋白降解的调控机制研究

摘要

含水生菜种子是种子低温保存的模式生物.本研究利用程序降温仪(Kryo seriesⅢ)对含水(含水量50％)生菜(Lactuca sativa)种子进行快速和慢速降温处理,至-20℃做全转录组测序分析比较,发现RNA降解通路和介导蛋白降解的泛素化连接酶的功能得到了富集,暗示了快速和慢速降温过程中RNA和蛋白降解的调控发生了变化.检测了快速和慢速降温至冰冻温度(分别降温至-5℃,-10℃,-15℃,-20℃)过程中RNA降解通路和蛋白泛素化连接酶E3—SCF复合体因子的的mRNA水平变化,以便为研究程序降温过程中的RNA和蛋白降解调控机制提供初步的研究基础.结果表明5′脱帽因子EDC4、3′脱腺苷酸尾巴因子CNOT1以及5′→3′外切核酸酶因子XRN2在慢速降温过程受到诱导,直到后期自身也被降解.程序降温对3′→5′核酸外切酶Rrp44的诱导不明显.快速降温造成5′脱帽因子EDC4和3′脱腺苷酸尾巴因子CNOT1短时的抑制,可能是种子胚的应激反应,以暂时降低低温造成的RNA降解,保护种子胚活力.介导蛋白降解的泛素化连接酶E3-SCF复合体因子在快速降温早期(-10℃)和慢速降温的后期(-20℃)受到诱导,其在慢速降温后期、RNA降解功能增强条件下的mRNA水平提高证明泛素化蛋白降解在慢速降温后期功能增强.总之,以上结果暗示快速降温早期RNA降解因子的短时抑制是一种应激保护,而慢速降温中RNA降解因子的诱导是种子细胞受伤害的反应,同时泛素化介导的蛋白降解可能是一种防御调控机制.