miR398靶向水稻中的含铜硒结合蛋白（SBP）及其在植物中的系统发育分析揭示了新的调控模块

本研究聚焦于解决植物在氧化胁迫下如何通过miR398调控Cu2+蛋白来维持氧化还原平衡的问题，研究人员以miR398及其靶基因硒结合蛋白（SBP）为切入点，通过系统发育分析和降解组测序验证了miR398-SBP模块在植物中的保守性，为理解植物氧化胁迫响应机制提供了新见解，具有重要的生物学意义

　　随着全球气候变化加剧，植物频繁面临热、冷、干旱和盐碱等非生物胁迫，这些胁迫导致活性氧（ROS）过量积累，进而损伤细胞机制。超氧化物歧化酶（SODs）是抵御ROS积累的主要防御酶，而miR398通过靶向Cu/Zn超氧化物歧化酶（CSDs）在转录后水平调控SOD表达，维持ROS水平平衡。然而，除了CSDs，miR398是否还靶向其他Cu²⁺蛋白以及这种靶向关系在植物中的保守性尚不清楚。为此，美国俄克拉荷马州立大学生物化学与分子生物学系的David Payne和Ramanjulu Sunkar团队开展了相关研究，旨在揭示miR398是否靶向硒结合蛋白（SBP）以及这一模块在植物中的保守性。

研究人员首先利用降解组分析验证了miR398在水稻中靶向SBP，并通过系统发育分析和公共降解组数据挖掘，发现miR398靶向SBP在多个单子叶植物中较为保守，但在双子叶植物中则不那么明显。降解组分析进一步证实了miR398在六种单子叶植物和四种双子叶植物中诱导SBP mRNA降解。此外，研究人员还预测了未注释的单子叶植物SBP转录本中可能存在的miR398互补位点，并通过转录组分析验证了这些位点的存在。系统发育分析显示，miR398靶向SBP的位点在单子叶植物中主要位于5'UTR，而在双子叶植物中则分布在5'UTR、CDS和3'UTR，且在不同双子叶植物类群中独立出现。

本研究揭示了miR398通过靶向SBP这一新的Cu²⁺蛋白参与植物氧化胁迫响应的调控机制，并强调了miR398在不同植物类群中调控Cu²⁺蛋白家族的多样性。这一发现不仅丰富了我们对miR398在植物氧化胁迫响应中作用的认识，还为通过基因工程手段改良作物的逆境适应性提供了潜在的靶点。论文发表在《BMC Plant Biology》上，为植物逆境生物学领域提供了重要的理论依据。

在研究方法方面，研究人员主要采用了降解组分析、系统发育分析、转录组分析和生物信息学预测等技术手段。降解组分析用于验证miR398对SBP mRNA的靶向切割；系统发育分析用于评估miR398-SBP模块在不同植物类群中的保守性；转录组分析用于挖掘未注释的SBP转录本中可能存在的miR398互补位点；生物信息学预测则用于在更广泛的植物物种中寻找潜在的miR398-SBP互补位点。

研究结果表明，miR398靶向SBP在多个单子叶植物中具有较高的保守性，但在双子叶植物中则表现出一定的差异性。这一差异可能与植物类群的进化历史和适应不同环境压力的策略有关。此外，miR398靶向SBP的位点在单子叶植物和双子叶植物中分布于不同的mRNA区域，这进一步暗示了miR398-SBP模块在植物进化过程中的复杂性。通过对不同植物物种的降解组数据挖掘和系统发育分析，研究人员提出了miR398可能在单子叶植物和双子叶植物中独立地将SBP纳入其调控模块的假说。

在讨论部分，研究人员强调了miR398-SBP模块在植物氧化胁迫响应中的潜在生物学意义。SBP作为一种Cu²⁺蛋白，可能与CSDs一样参与氧化还原平衡的调控。miR398通过靶向多个Cu²⁺蛋白家族成员，可能在植物细胞内形成一个复杂的氧化胁迫响应网络。此外，miR398-SBP模块在不同植物类群中的保守性和差异性也为理解植物miRNA靶基因的进化提供了新的视角。未来的研究可以进一步探索miR398-SBP模块在植物生长发育和逆境适应中的具体生理功能，以及这一模块在不同植物类群中的进化机制。