近日，南方科技大学生命科学学院长期杰出访问教授邓兴旺院士在国际知名期刊Nature Communications上发表题为“Light regulates nuclear detainment of intron-retained transcripts through COP1-spliceosome to modulate photomorphogenesis”的研究论文，揭示了光-COP1-剪接体调控植物光形态建成的新机制。

光是生物赖以生存的物质基础。光不仅是植物生长发育的重要能量来源，更是调控植物生长发育的直接参与者。光调控植物生长发育的过程称之为光形态建成（在拟南芥中表现为下胚轴伸长受到抑制、顶端弯钩消失、叶绿体发育等）。COP1 (CONSTITUTIVE PHOTOMORPHOGENIC 1)是植物光形态建成的核心负调控因子。COP1作为E3泛素化连接酶，通过泛素化并降解一系列底物，来抑制光形态建成。此外，COP1还广泛参与并调控了植物的开花、气孔发育、生物节律等一系列过程。因此，COP1功能的正常发挥对于植物的生长发育至关重要。为了鉴定更多的COP1信号转导的路径，研究人员对cop1-6突变体（弱突变体）进行EMS诱变，进而筛选黑暗条件下能够回复cop1-6突变体组成型光形态建成表型的遗传抑制子。对筛选得到的13个显性cop1-6抑制子一一进行了基因定位和全基因组重测序，共克隆得到了6个显性cop1-6抑制子基因（DCS1-DCS6）。

内含子保留（intron retention, IR）是植物中最常见的选择性剪接事件。IR在基因表达调控中起着重要的作用。研究发现，内含子保留的转录本（intron-retained transcript, IRT）通过滞留在细胞核中，避免被翻译成新的蛋白或被降解，而这些被储存在细胞核内的IRT在外界信号刺激或发育阶段改变的情况下，能够被剪切加工后出核翻译成蛋白，从而在转录后水平通过控制IRT的剪切来快速响应外界信号以协调植物的生长发育。          

本研究表明，COP1参与了光介导的mRNA选择性剪接（主要是IR）过程来协调拟南芥幼苗的光形态发育。光通过对光信号通路成员编码基因（如PIF4，RVE1和ABA3）IR的调控来实现对拟南芥幼苗的光形态建成的精细控制，而这一过程依赖于COP1，并且受到了剪接复合体的调控。本研究中鉴定到的DCS1-DCS6蛋白均为拟南芥剪接体的组成部分。COP1通过直接与植物剪接体特异性组分蛋白DCS1相互作用并使其泛素化降解来调节剪接复合体的功能状态。因此，本研究揭示了光-COP1-剪接体模块调控植物光形态建成的全新分子机制。

图：光-COP1-剪接体调控植物光形态建成分子机制

南方科技大学周华研究助理教授为本文第一作者，邓兴旺为通讯作者。南方科技大学为第一作者单位。西南大学魏宁教授，南京农业大学许冬清教授、陈孙禄副教授，兰州大学林芳教授，北京大学现代农业研究院秦国臣研究员，南京师范大学李健副教授，华南农业大学衡月芹副教授，美国布鲁克海文国家实验室赵先海博士，海南省农业科学院严婷婷博士，北京大学现代农业研究院博士研究生曾海越、研究助理付颖也都参与了该研究工作。该研究得到了国家自然科学基金委、北大-清华生命科学联合中心、南方科技大学以及深圳市科技计划项目等资助。

论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-49571-9

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