樊龙江教授实验室揭示长非编码RNA作为miRNA诱捕靶标参与烟草尼古丁合成

普通烟草（Nicotiana tabacum）含有大量生物碱（90%以上含量为尼古丁），生物碱是植物重要次生代谢产物，因此往往把烟草作为次生代谢产物研究的模式植物。非编码小RNA如miRNA在动物和植物的生长发育中起着重要的调控作用。为了实现调控功能，miRNA需先与AGO蛋白形成复合物，再通过碱基互补配对来绑定特定的靶基因信使RNA序列，导致信使RNA的翻译受阻或在特定位点被剪切。近年来发现具有抑制miRNA功能的长非编码RN，A被定义为内源miRNA诱捕靶标 (eTM，Endogenous Target Mimics)。eTM在植物生理调控中起着非常重要的作用，例如长非编码IPS1基因的存在，使得miR399靶向 PHO2 基因的活性受到抑制，达到调节植物磷吸收的功能。樊龙江教授与周雪平教授实验室合作，通过鉴定与烟草尼古丁代谢途径相关的miRNA，发现其中nta-miRNAX27与尼古丁合成途径关键基因QPT2基因存在靶向关系；同时生物信息学分析发现，长非编码基因（nta-eTMX27）作为内源miRNA诱捕靶标参与这一调控。烟草打顶处理后，QPT2基因表达会显著上调，快速促进尼古丁合成，实验表明，nta-eTMX27和QPT2基因表达以及尼古丁含量存在显著相关性；进一步转基因功能实验证实，敲除和过量表达nta-eTMX27显著影响QPT2基因表达及尼古丁含量。该项研究结果阐释了长非编码基因nat-eTMX27介导调控nta-miRX27-QPT2的功能，首次揭示了植物中次生代谢产物合成相关的miRNA-eTM-target调控模式。相关研究成果已于2015年8月《Plant Physiology》上在线发表。

论文连接: http://www.plantphysiol.org/content/early/2015/08/05/pp.15.00649.abstract