2021年3月25日，中國科學院分子植物科學卓越創新中心/植物生理生態研究所何玉科研究組在國際著名期刊The Plant Cell發表題為“Cytoplasmic HYL1 modulates miRNA-mediated translational repression”的研究論文。該研究組發現，HYL1蛋白除了介導microRNA（miRNA）的轉錄後調控，還調控miRNA靶基因的翻譯抑制。這一發現豐富了miRNA生物合成和翻譯調控的理論，將推動miRNA在植物遺傳改良上的應用。
miRNA是一類廣泛存在於真核生物中長約21 nt的小分子非編碼RNA。植物中miRNA主要在細胞核中被DCL1、HYL1和SE組成的切割小體（Dicing body）加工而成，隨後成熟的miRNA進入細胞質中，再以AGO1為中心的RNA沉默複合體（RISC）對靶基因進行剪切或翻譯抑制。在細胞核中，HYL1是DCL1重要的互作蛋白，其參與的miRNA加工過程一直被認為是HYL1的主要生物學功能。何玉科研究組長期從事擬南芥HYL1和同源的白菜BcpLH介導miRNA生物合成的研究。在該論文中，他們證實HYL1蛋白也存在於細胞質中。為了區分細胞質HYL1和細胞核HYL1的功能，研究組將HYL1分別與强入核訊號SV NLS40和强出核訊號NES融合，分別構建了僅定位於細胞核和僅定位於細胞質的HYL1轉基因植株。僅細胞核定位的HYL1能部分回復hyl1-2突變體的錶型缺陷，而完全細胞質定位的HYL1也能部分回復hyl1-2的錶型缺陷，表明細胞質中的HYL1具有一定的生物學功能。另一方面，完全細胞質定位的HYL1並不影響miRNA對靶基因的剪切，卻改變了miRNA靶基因的蛋白水准。僅細胞核定位的HYL1只能部分回復hyl1-2突變體中靶基因蛋白水准。多項實驗證明，細胞質HYL1確實能够促進翻譯抑制過程，且依賴於miRNA。AGO1和AMP1是miRNA介導翻譯抑制過程中的重要蛋白，細胞質HYL1能够與AGO1和AMP1互作，影響AGO1在多聚核糖體上的積累。
綜上所述，HYL1具有細胞核和細胞質雙重定位，細胞質HYL1能够與AGO1和AMP1互作，通過調控AGO1在多聚核糖體上的累積，進而調控miRNA介導的翻譯抑制過程（圖1）。
中科院分子植物科學卓越創新中心已畢業博士生楊曦，在讀博士生董偉國和已畢業博士生任文青為論文共同第一作者，趙秋霞博士和吳斐婕博士參與了該工作，何玉科研究員為論文通訊作者。該研究獲得了國家重點研發項目和國家自然科學基金的支持。
論文連結：https://academic.oup.com/plcell/advance-article/doi/10.1093/plcell/koab090/6187949
圖1細胞質HYL1調控miRNA介導的基因沉默機制的模式圖
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