拟南芥蛋白精氨酸甲基转移酶AtPRMT3调控植物生长发育的分子机理研究

Arigine methylation is an important post-translational modification in eukaryote, which is catalyzed by Protein Arginine Methyltransferases (PRMTs). PRMT3 was first identified by yeast two hybrid to interact with rat PRMT1. PRMT3 is involved in many essential biological processes, such as nervous system development, embryo development and tumorigenesis. But it is unclear about AtPRMT3 functions in Arabidopsis. In this study, using genetics, molecular biology, biochemistry, transcriptomics and bioinformatics, we will analyze the functions of AtPRMT3 in plant growth and development, and reveal the mechanisms of AtPRMT3 regulating ribosome assembly and protein translation.

蛋白质精氨酸甲基化是真核生物中一类重要的蛋白质翻译后修饰，是由一类被称为蛋白质精氨酸甲基转移酶(Protein Arginine Methyltransferase, PRMT)的蛋白家族催化完成。PRMT3最初是通过酵母双杂交筛选与大鼠PRMT1的互作蛋白而获得的。PRMT3参与体内众多的生物学过程，例如神经系统发育、胚胎发育和肿瘤发生等。但是关于植物AtPRMT3的功能目前没有任何报道。本项目将围绕高等植物中蛋白质精氨酸甲基转移酶AtPRMT3的功能和作用机制这一关键的科学问题，综合采用遗传学、分子生物学、生物化学、转录组学和生物信息学等多学科研究手段，分析造成atprmt3突变体生长发育异常表型的可能原因，解析AtPRMT3参与核糖体组装以及蛋白质翻译效率的可能分子机制，以期阐明蛋白质精氨酸甲基化修饰参与植物生长发育过程的分子调控机制。

精氨酸甲基化是由蛋白质精氨酸甲基转移酶(PRMT)催化的一类重要的蛋白质翻译后修饰。PRMT广泛参与信使RNA(mRNA)转录及转录后水平的加工调控，但PRMT是否参与调控核糖体RNA(rRNA)的加工及其调控机理仍然未知。核糖体生物合成是细胞中最基本的生物学过程之一，其异常会导致严重的人类遗传疾病或癌症的发生。真核生物的核糖体生物合成及其调控机制在芽殖酵母中的研究比较清楚，而高等植物中的相关研究却非常有限。.本项目以模式植物拟南芥为材料，综合利用遗传学、生物化学、分子生物学大规模组学和生物信息学等方法解析了AtPRMT3参与rRNA前体加工和核糖体组装的分子机制，发现AtPRMT3主要通过RPS2蛋白调控rRNA前体加工和植物的生长发育过程。本研究首次发现拟南芥中存在第二条pre-rRNA加工通路，并证明AtPRMT3对于维持这两条加工通路的平衡是必需的，揭示了PRMT参与rRNA转录后加工调控的新功能。本研究阐明了蛋白质精氨酸甲基化在调控核糖体加工、 mRNA前体拼接和植物生长发育中的作用和机制，揭示了蛋白质精氨酸甲基转移酶参与高等植物复杂生命活动的调控机理，拓展了蛋白质精氨酸调控的生物学过程，加深了人们对PRMT参与转录后加工调控功能多样性和核糖体生物合成调控方式复杂性的认识。是 PRMT参与调控核糖体加工和mRNA前体拼接复合体组装机理研究方面的重要进展。