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研究背景

tRNA攜帶氨基酸進入核糖體，在mRNA的指導(dǎo)下合成蛋白質(zhì)。近十余年來，高通量測序技術(shù)揭示出細胞內(nèi)存在大量的tRNA衍生片段 (tRFs) 或tRNA衍生的小 RNA (tsRNAs)。越來越多的證據(jù)表明，tRFs具有多種重要的生物學(xué)功能。有關(guān)tRFs的研究是tRNA領(lǐng)域一個嶄新的研究方向。目前，有關(guān)tRFs的功能研究集中于動物和酵母中，植物tRFs的功能研究有待于深入。

植物tRFs具有多種生物學(xué)功能

(A) tRFs響應(yīng)環(huán)境脅迫，Pi饑餓會誘導(dǎo)RNase T2活性增強，導(dǎo)致tRFs增加。(B) 細菌將tRFs傳遞到植物根細胞并利用宿主的RNAi機制沉默根發(fā)育基因，最終導(dǎo)致根瘤發(fā)生。(C) 花粉19-nt tRF-5與AGO1結(jié)合介導(dǎo)轉(zhuǎn)座子沉默。(D) tRFs可與多聚核糖體結(jié)合以調(diào)節(jié)翻譯。

近日，中國植物學(xué)會常務(wù)理事、中科院遺傳發(fā)育所曹曉風(fēng)課題組和天津師范大學(xué)馬軒博士在Journal of Integrative Plant Biology 上在線發(fā)表了題為“Plant tRNA-derived fragments: biogenesis and functions”的綜述論文。該論文綜述了植物 tRFs的最新研究進展，重點關(guān)注tRFs的生物學(xué)功能，例如植物tRFs能夠響應(yīng)環(huán)境脅迫、參與植物和病原體互作、調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄后基因沉默，以及調(diào)控翻譯等。該論文討論了植物 tRFs的未來研究方向，有助于深入認識植物非編碼RNA的作用。

該論文首先介紹了tRFs的類型和生物學(xué)合成途徑。tRFs主要分為兩大類：(1) 短tRF-5和tRF-3；(2) tRNA半分子。目前，關(guān)于Dicer蛋白在tRFs合成途徑中的作用需要進一步研究。最新的研究表明，在植物、動物和酵母中，RNase T2負責(zé)tRFs的生成。其次，該論文簡要綜述了動物和酵母中tRFs的功能研究，很多前沿工作為植物tRFs的功能研究提供了線索，例如，哺乳動物中的精子tRFs介導(dǎo)了跨代表觀遺傳。

接下來，該論文重點綜述了植物tRFs的功能研究，主要包括以下5方面：(1) tRFs響應(yīng)脅迫；(2) tRFs參與植物和病原菌互作；(3) tRFs參與依賴于AGO的基因沉默；(4) tRFs調(diào)控轉(zhuǎn)座子；(5) tRFs調(diào)控翻譯。隨后，該論文介紹了tRNA和tRFs定量測序方法，以及相關(guān)的生物信息學(xué)數(shù)據(jù)庫資源。最后，該論文對植物tRFs的未來研究方向進行了展望。

中科院遺傳發(fā)育所曹曉風(fēng)院士和天津師范大學(xué)馬軒博士為該論文的共同通訊作者，中科院遺傳發(fā)育所劉春艷副研究員參與了該論文的撰寫。該工作得到了國家自然科學(xué)基金的資助。

個人簡介

曹曉風(fēng)院士

曹曉風(fēng)院士長期從事植物表觀遺傳學(xué)、植物基因組學(xué)相關(guān)研究，在植物DNA甲基化、組蛋白共價修飾和小分子RNA等領(lǐng)域取得了很多重要成果，相關(guān)研究成果發(fā)表在Nature Communications, Nature Plants, Cell Research, Genome Biology等國際權(quán)威雜志上。

（文章來源：JIPB期刊）