科学家发现D-body中新组份PIF4及其在协调miRNA和红光信号传导途径中的新功能

2018年3月 9 日， 《PLoS Genetics》杂志在线发表了中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所方玉达研究组题为“Coordinated regulation of Arabidopsis microRNA biogenesis and red light signaling through Dicer-like 1 and phytochrome-interacting factor 4”的研究论文。该研究发现转录因子PIF4在黑暗/红光转换过程中调控miRNA加工因子DCL1的稳定性， 同时PIF4又能调控部分miRNA基因的转录，在转录和加工两个层面调控成熟miRNA的积累量进而调控红光介导的植物光形态建成。

在真核生物中，20-30个核苷酸长度的小的非编码RNA是调控很多生物学过程的关键内部信号之一，而红光作为重要的环境信号之一调节了植物生长发育的各个方面。目前关于红光信号与miRNA途径是否相互协调从而精细地调控植物生长发育及其分子机制知之甚少。

方玉达研究组长期研究植物miRNA合成途径的细胞生物学基础，在发现植物细胞核剪切小体（Dicing body）基础上，在进一步剖析Dicing bodies功能方面取得了系列研究结果。本研究首先鉴定出了Dicing body中的一个新组分PIF4，并发现拟南芥miRNA加工复合体成员DCL1/HYL1与转录因子PIF4存在直接的相互作用。PIF4是已知光信号途径重要的转录因子，PIF4能够结合具生物活性的红光受体phyB从而调控下游基因的表达。 本研究表明PIF4能够结合在部分miRNA基因启动子上作为转录因子起始这些miRNA基因的转录。 高通量测序实验表明，与野生型拟南芥相比，miRNA的积累在红光条件下以及拟南芥PIF4的突变体中发生明显改变。进一步发现PIF4能在黑暗/红光转换条件下调节DCL1蛋白的稳定性。该研究还发现miRNA加工因子DCL1和HYL1以及一些成熟的miRNA可以作为正调控因子或者负调因子影响红光介导的植物光形态建成，证实它们是植物红光信号传导过程中的新成员。 该研究证明PIF4从转录水平和转录后加工水平精确地调控miRNA的积累量从而调控植物的光形态建成，把内源miRNA途径及外源红光信号途径紧密联系在一起。

该研究第一作者为孙镇菲副研究员。工作得到了国家自然科学基金、中科院先导专项B项目的支持。