中国科学院植物研究所科研人员揭示叶绿体基因转录调控的新机制

转录调控是基因表达过程中的基础机制。在转录过程中，RNA聚合酶会在一些因子的调控下暂时停止转录，而在条件具备情况下继续进行转录延伸。这一类精细调控现象被称为“转录暂停”。转录暂停已经发现40多年，但是最近才发现植物中也具有转录暂停现象。然而，植物中尚未发现转录暂停因子，叶绿体中是否存在转录暂停现象也不清楚。

中国科学院植物研究所卢庆陶研究组与中科院遗传所、山东农业大学相关科研团队合作，利用波谱学、分子生物学和生物化学方法，首次揭示了转录暂停因子mTERF5特异调控叶绿体psbEFLJ操纵子转录的分子机制。研究人员使用叶绿素荧光成像技术，筛选了拟南芥的T-DNA插入突变体库，发现mTERF5缺失导致植物生长发育迟缓与光系统II（PSII）活性显著下降，这是因为mTERF5调控叶绿体psbEFLJ操纵子转录本的积累，而psbEFLJ操纵子编码PSII复合体中多个重要蛋白亚基，对植物生长发育至关重要。进一步研究表明，mTERF5特异性结合psbEFLJ操纵子DNA上转录起始位点下游+30到+50区域，引起叶绿体编码的RNA聚合酶（PEP）在psbEFLJ转录过程中产生转录延伸暂停，从而有助于mTERF5招募PEP复合体中的关键组分pTAC6组装到PEP复合体中，形成更高活性的PEP复合体，进而促进psbEFLJ操纵子的转录。该研究证明了叶绿体中普遍存在转录暂停现象，为植物叶绿体转录调控的分子机制提供了新的认识。

该研究成果于2019年5月22日在线发表于国际学术期刊《Molecular Plant》上。