细胞分裂相关新基因AE7的功能及调控叶形态建成的机理研究

多细胞生物组织或器官的形态建成依赖于细胞的不断分裂及不同细胞类型的特化。我们前期在研究植物叶形态建成机理时，分离鉴定到一个新基因-AE7，编码一个真核生物中高度保守的DUF59家族蛋白，但目前该基因家族的功能未知。前期研究发现ae7突变体中细胞数目减少且AE7与细胞分裂的Marker基因具有相似的表达模式，因而推测AE7/DUF59家族蛋白可能参与细胞分裂周期的调控。本项目拟深入解析AE7基因调控细胞分裂的作用机理，分离鉴定AE7的互作蛋白，搞清AE7所调控的细胞分裂相关生化过程；同时，确定AE7调控叶形态建成的遗传途径和可能机理，探讨AE7/DUF59家族进化上功能是否保守，阐明其所参与的基本生物学过程。项目的开展不仅可望了解细胞分裂和分化如何协调作用调节器官的形态建成，同时可望揭示AE7/DUF59家族所参与的基本生物学过程，鉴定出调控细胞分裂的新因子和生化途径，具有重要意义。

多细胞生物组织或器官的形态建成依赖于细胞的不断分裂及不同细胞类型的特化。我在真核细胞中，维持基因组完整性是有丝分裂细胞周期正常运转和生物体正常生长发育的前提。目前对细胞核内维持基因组完整性机制的研究已较为清楚，然而对于细胞核外因素在维持基因组完整性中的作用仍了解较少。我们前期在研究植物叶形态建成机理时，分离鉴定到一个新基因—AE7，编码一个真核生物中高度保守的DUF59家族蛋白，但目前该基因家族的功能未知。在国家基金的支持下，研究发现拟南芥AE7基因的突变可导致基因组完整性遭到破坏，细胞内DNA损伤增多、体细胞内同源重组频率增加，从而激活DNA损伤修复反应导致细胞周期停滞。AE7可与CIA1, NAR1和MET18等蛋白形成复合体，组成植物细胞质铁-硫(Fe-S)簇组装(CIA)途径中的一个核心组分，参与细胞质和细胞核内含Fe-S簇蛋白的组装形成，而许多DNA复制和修复相关的核蛋白需要Fe-S簇辅基才能发挥正常功能。因此，CIA核心组分的缺失将严重影响细胞周期正常运转。植物CIA途径的功能依赖于线粒体中Fe-S簇组装机器和定位于线粒体膜上的转运蛋白ATM3。研究还发现拟南芥ATM3也是维持核基因组完整性所必需的，因而将植物线粒体的功能与维持核基因组完整性的机制联系起来。本研究不仅揭示AE7/DUF59家族成员的生物学功能，还揭示了植物CIA途径在基因组完整性维持和细胞分裂增殖中的重要作用。研究结果已发表在植物科学领域的权威期刊Plant Cell上。在国家基金项目资助下，项目组还在Mol Plant和J Integr Plant Biol发表了SCI论文2篇。