2023年12月2日，中国科学院分子植物科学卓越创新中心Chanhong Kim研究组在Plant Cell在线发表了题为“m⁶A reader ECT1 drives mRNA sequestration to dampen SA-dependent stress responses in Arabidopsis”的研究论文。该研究为阐明m⁶A驱动的mRNA修饰及其对植物胁迫响应的复杂影响提供了新见解。

　　N⁶-甲基腺苷（m⁶A）修饰是真核生物mRNA最普遍的转录后修饰，它受到写入蛋白和擦除蛋白的复杂网络调控（Wang and Zhao, 2016; Shen et al., 2019; Shen and Yu, 2021）。m⁶A修饰通过m⁶A阅读蛋白的直接结合，影响mRNA的代谢从而在植物生理的各个方面起着关键的作用，包括生长、发育以及胁迫响应（Wang and Zhao, 2016; Shen et al., 2019; Shen and Yu, 2021）。然而，植物研究领域关于m⁶A阅读蛋白的生物学意义及其在mRNA代谢中的作用模式还处于起步阶段。

　　在过去多年的研究中，KIM研究团队发现了叶绿体ROS与胁迫相关的植物激素信号通路之间存在着密切的相互影响。值得关注的是，主要产生于光系统II中的单线态氧（¹O₂）会诱导一批已知的水杨酸（SA）响应基因的表达。同样地，SA也能诱导一系列¹O₂响应基因的表达。通过对SA或¹O₂产生的条件型突变体展开研究，能以非侵入的方式揭示错综复杂的信号交互机理。具体来说，转录共调控因子LSD1（Lesion Simulating Disease 1）是SA依赖性细胞死亡的抑制因子。拟南芥lsd1突变体由于缺失LSD1，在叶绿体¹O₂释放后，表现出不受控的细胞死亡特点。该现象促使我们对LSD1的互作组展开研究，旨在鉴定更多参与¹O₂和SA信号间相互影响的蛋白组分。

　　本研究由此发现，LSD1与大多数假定的m⁶A阅读蛋白在细胞质凝聚体内（例如处理小体和应激颗粒）存在着重要关联。值得注意，ECT1（EVOLUTIONARILY CONSERVED C-TERMINAL REGION 1）是SA介导的植物胁迫响应中发挥重要作用的m⁶A阅读蛋白。ECT1蛋白能对SA或病原菌做出响应，发生液-液相分离并形成细胞质生物分子凝聚体，如处理小体和应激颗粒。该过程中ECT1通过分隔SA诱导且m⁶A修饰的mRNAs（SA-m⁶A-mRNAs），促进这些mRNAs在细胞质凝聚体中的降解或者储存。因此如图1所示，这种机制能减轻SA介导的胁迫应激反应。与此一致，过表达ECT1会导致植物中细菌繁殖的增加，由于SA-m⁶A-mRNAs的降解增强。

　　这些发现改变了我们对m⁶A阅读蛋白及其在SA和¹O₂信号网络中作用的理解。该研究不仅为新研究途径铺平了道路，还为揭示参与信号交互的关键信号组分以及系统性解析这些复杂的信号级联提供了可能。

　　中国科学院分子植物科学卓越创新中心Chanhong Kim研究员为论文的通讯作者，中国科学院分子植物科学卓越创新中心Keun Pyo Lee副研究员、博士后刘开玮、Eun Yu Kim副研究员（现任昆山杜克大学教授）为该论文的共同第一作者。该研究得到了国家自然科学基金和中国科学院先导研究计划的资助。

　　论文链接：https://academic.oup.com/plcell/advance-article/doi/10.1093/plcell/koad300/7458110?searchresult=1

图1. （A）人类YTHDF1和拟南芥ECT1的YTH结构域与m⁶A修饰的mRNAs复合物的三维结构。右图所示为形成m⁶A结合芳香笼的氨基酸。（B）水杨酸（SA）驱动ECT1蛋白重定位到细胞质凝聚体中。（C）携带PrLD和YTH结构域的ECT1完整蛋白及其结构域删除突变型的示意图。（D）PrLD在SA诱导的细胞质ECT1凝聚体中的关键作用。（E）ECT1凝聚体如何抵消SA诱导的植物胁迫响应提出的模型。