近日，南京农业大学吴玉峰教授团队联合康奈尔大学Jian Hua教授合作在植物学领域权威期刊Plant Physiology在线发表了题为“m6A mRNA modification promotes chilling tolerance and modulates gene translation efficiency in Arabidopsis”的研究论文，揭示mRNA m6A修饰可调控低温下基因的翻译效率，并且是植物生长发育不可或缺的组分。
N6-甲基腺嘌呤（N6-methyladenosine, m6A）是高等生物mRNA中含量最丰富的甲基化修饰，影响mRNA诸多代谢过程如mRNA稳定性、可变剪切、翻译效率、PolyA位点选择及核-质转运等，可在转录和翻译水平调节基因表达。低温胁迫是限制植物生长的主要环境因子之一，但对m6A修饰如何响应低温信号的分子机制知之甚少。
该研究发现敲低m6A甲基转移酶复合体成员MTA和FIP37的表达严重影响拟南芥在低温下的生长（图1A），且低温会导致mRNA的m6A修饰整体水平降低（尤其是3′ UTR区）（图1B），说明mRNA m6A修饰参与响应低温信号且是拟南芥低温生长不可或缺的组分。进一步研究发现缺少m6A修饰仅改变一小部分基因对低温的转录响应（图1C），但却导致约1/3的基因翻译效率发生异常（图1D）。
图1.MTA介导的mRNA m6A修饰参与拟南芥低温响应调节
另外，该研究通过关联分析发现冷响应基因DGAT1（Diacylglycerol Acyltransferase 1）在AmiR-mta突变体中的m6A修饰水平和蛋白翻译效率降低，但其转录表达水平没有发生显著变化（图2A和B）。缺失DGAT1不影响拟南芥在常温下的生长，但会导致其耐冷性降低（图2C）。
图2.m6A修饰基因DGAT1促进拟南芥耐冷性
综上所述，该研究揭示了m6A修饰在拟南芥冷响应过程中参与翻译效率调控的重要作用，拓宽了我们对植物耐冷性分子机制的认识。
南京农业大学青年教师王帅和博士生王海彦、许志晖为论文共同第一作者，南京农业大学吴玉峰教授和康奈尔大学Jian Hua教授为共同通讯作者。课题组研究生姜莎莎、石雨成、谢海蓉也参与了相关工作。该研究得到了国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、中央高校基本科研业务费、作物遗传与种质创新利用全国重点实验室创新项目和江苏省现代作物生产协同创新中心的资助。
论文链接：https://academic.oup.com/plphys/advancearticle/doi/10.1093/plphys/kiad112/7050033?searchresult=1