核糖体RNA的加工和修饰调控植物生长发育的分子机理研究

As the most abundant non-coding RNA, ribosomal RNA (rRNA) is the fundamental component in ribosome, and plays essential roles in ribosome biogenesis and translation. The processing and modifications of rRNAs are tightly coupled with ribosome biogenesis, and abnormal processes will disturb the organism development. However, the biological functions and mechanisms of the rRNA processing and modifications in plants are infrequent and urgent to be investigated. In this project, we will mainly focus on the functional analysis of pre-rRNA processing and modifications. We will dissect the molecular mechanism of AtPRMT3 in pre-rRNA processing and plant development, and elucidate the regulatory network of OsPUS1 in pseudouridylation on RNAs (especially for non-coding RNAs) and plant development in response to temperature alterations.

作为细胞中丰度最高的非编码RNA，核糖体RNA(rRNA)是核糖体的重要组成部分，在核糖体的生物合成和蛋白翻译过程发挥着至关重要的作用。rRNA 的加工、修饰和成熟过程与核糖体的生物合成紧密联系，异常的rRNA 加工和修饰会干扰核糖体生物合成，影响生物体发育。相对于酵母和哺乳动物中的研究，高等植物中对于rRNA 的加工和修饰过程的认识才刚刚起步，其在植物生长发育过程中的功能和分子机制亟待阐明。本项目将围绕高等植物中核糖体RNA的加工和修饰这一关键科学问题，以参与调控核糖体RNA前体加工的拟南芥蛋白精氨酸甲基转移酶AtPRMT3和参与调控水稻温度响应的假尿苷合酶OsPUS1为切入点，阐明AtPRMT3参与调控核糖体RNA前体加工及植物生长发育的分子机理，揭示水稻假尿苷合酶OsPUS1参与RNA (特别是非编码RNA)假尿苷修饰、调控植物生长发育及响应温度变化的基因调控网络和分子机理。

核糖体生物合成是细胞中最基本的生物学过程之一，作为细胞中丰度最高的非编码RNA，核糖体RNA(rRNA)是核糖体的重要组成部分，在核糖体的生物合成和蛋白翻译过程发挥着至关重要的作用。rRNA 的加工、修饰和成熟过程与核糖体的生物合成紧密联系，异常的rRNA加工和修饰会干扰核糖体生物合成，影响生物体发育。然而核糖体生物合成在植物生长发育过程中的功能仍不清楚。在本项目的资助下，我们综合利用生物化学、遗传学、分子生物学、高通量组学和生物信息学等多学科研究手段，以参与调控核糖体RNA前体加工的拟南芥蛋白精氨酸甲基转移酶AtPRMT3和参与调控水稻温度响应的假尿苷合酶OsPUS1为切入点，阐释了精氨酸甲基转移酶AtPRMT3通过RPS2调控rRNA前体加工及核糖体加工复合体组装的分子机制，首次在水稻中阐述了rRNA前体的可变加工通路，并发现水稻核糖体生物合成能够在rRNA的转录后加工层面迅速响应低温胁迫，阐释了OsPUS1在水稻生长发育及温度响应过程中的分子机制，揭示了单子叶植物特有的小分子RNA miR528在水稻抗病及开花过程中的调控机制。上述研究丰富了高等植物核糖体RNA加工、核糖体生物合成及小分子RNA的调控网络，是非编码RNA研究领域的重要进展。