活性氧作為重要的信號(hào)分子，在植物抵御病原菌侵染、響應(yīng)逆境脅迫以及維持正常生長(zhǎng)發(fā)育的多個(gè)生物學(xué)過(guò)程中發(fā)揮重要的調(diào)控作用。在多種活性氧分子中，過(guò)氧化氫具有較長(zhǎng)的半衰期，可調(diào)控干細(xì)胞分化、花粉管伸長(zhǎng)、氣孔發(fā)育、果實(shí)成熟等植物發(fā)育過(guò)程，但過(guò)氧化氫如何與其他信號(hào)途徑協(xié)同作用，共同調(diào)控植物發(fā)育過(guò)程卻不甚清楚。

　　中國(guó)科學(xué)院植物研究所秦國(guó)政研究組以番茄果實(shí)為研究對(duì)象發(fā)現(xiàn)，過(guò)氧化氫可引起m6A RNA去甲基化酶SlALKBH2發(fā)生氧化修飾形成同源二聚體，促進(jìn)SlALKBH2蛋白穩(wěn)定，保障其在果實(shí)成熟過(guò)程中發(fā)揮功能。這揭示了過(guò)氧化氫信號(hào)協(xié)同m6A修飾調(diào)控果實(shí)成熟的新機(jī)制。

　　m6A RNA甲基化修飾廣泛存在于真核生物的mRNA分子上，參與調(diào)控多個(gè)生物學(xué)途徑。研究推測(cè)，前期工作鑒定到的m6A去甲基化酶SlALKBH2作為雙加氧酶，自身可能存在氧化還原修飾。為了驗(yàn)證這一假設(shè)，研究將SlALKBH2編碼基因在煙草中瞬時(shí)表達(dá)并利用過(guò)氧化氫進(jìn)行處理。結(jié)果顯示，SlALKBH2對(duì)過(guò)氧化氫敏感，在氧化條件下通過(guò)分子間二硫鍵形成同源二聚體。在番茄果實(shí)成熟過(guò)程中，研究同樣觀察到SlALKBH2形成同源二聚體的現(xiàn)象，且過(guò)氧化氫處理增強(qiáng)二聚體形成。進(jìn)一步，研究發(fā)現(xiàn)，過(guò)氧化氫處理可加速番茄果實(shí)成熟進(jìn)程，而這一現(xiàn)象在slalkbh2突變體材料中顯著減弱，說(shuō)明SlALKBH2氧化修飾參與過(guò)氧化氫誘導(dǎo)的果實(shí)成熟調(diào)控。

　　為鑒定在同源二聚體形成過(guò)程中發(fā)揮關(guān)鍵作用的半胱氨酸，研究對(duì)SlALKBH2分子中的10個(gè)半胱氨酸進(jìn)行單點(diǎn)或組合突變，發(fā)現(xiàn)第39位半胱氨酸對(duì)同源二聚體的形成至關(guān)重要。進(jìn)一步，分析表明，氧化修飾使SlALKBH2蛋白質(zhì)更加穩(wěn)定，但不影響其去甲基化酶活性。研究通過(guò)篩選和鑒定SlALKBH2的互作蛋白發(fā)現(xiàn)，硫氧還蛋白還原酶SlNTRC與SlALKBH2發(fā)生相互作用。SlNTRC能夠調(diào)控SlALKBH2的氧化還原狀態(tài)，進(jìn)而影響SlALKBH2的蛋白質(zhì)穩(wěn)定性和生物學(xué)功能。

　　上述研究建立了活性氧信號(hào)與表觀轉(zhuǎn)錄組之間的內(nèi)在聯(lián)系，增進(jìn)了科研人員對(duì)植物發(fā)育和果實(shí)成熟分子機(jī)制的認(rèn)知，為利用基因編輯技術(shù)改良作物品種提供了新的策略和方法。

　　1月10日，相關(guān)研究成果在線發(fā)表在《自然-植物》（Nature Plants）上。研究工作得到國(guó)家自然科學(xué)基金、中國(guó)科學(xué)院穩(wěn)定支持基礎(chǔ)研究領(lǐng)域青年團(tuán)隊(duì)計(jì)劃、博士后創(chuàng)新人才支持計(jì)劃等的支持。

　　論文鏈接：Redox modification of m6A demethylase SlALKBH2 in tomato regulates fruit ripening | Nature Plants