Cell Reports | 上海交大林文慧团队揭示RLI2通过促进翻译装置的组装调控雌配子体和胚胎发育的新机制

近日，上海交通大学生命科学技术学院林文慧教授团队在国际知名综合学术期刊Cell Reports在线发表了题为“RLI2 regulates Arabidopsis female gametophyte and embryo development by facilitating the assembly of the translational machinery”的研究论文，揭示了RLI2通过促进翻译装置的组装调控雌配子体和胚胎发育的新机制。上海交通大学博士后于世霞和胡利芹为论文第一作者，林文慧研究员为通讯作者，上海交通大学生命科学技术学院谢志平研究员参与此项工作。

在高等植物的有性生殖过程中，雌配子体和胚胎的正常发育对种子的形成以及最终的种子数量和产量都有重要影响。在雌配子体形成和胚胎形态建成过程中，细胞需要合成大量的蛋白。翻译效率高低直接影响新生蛋白量，翻译装置的缺陷和翻译效率的下降通常会导致胚胎死亡或严重的生长缺陷。真核生物的蛋白质翻译是一个复杂的过程，需要大量调控因子的参与，但目前对于植物中翻译装置组装的调控机制研究还相对较少。

该研究鉴定到一个属于ABCE亚家族的基因RLI2，能够通过促进翻译装置的组装调控配子体发育、胚胎形态建成、分生组织形成等重要的生物学过程。RLI2功能缺失导致雌配子体和胚胎发育停滞，造成种子数量下降。RLI2敲低突变体表现出多效性发育异常。进一步研究表明，RLI2蛋白与翻译过程中的多个关键因子相互作用，RLI2表达量降低影响了核糖体的形成以及新生蛋白的翻译效率。因此在需要大量新生蛋白的生长快速以及代谢活跃的组织中RLI2的表达降低更易导致发育缺陷。该研究揭示了RLI2功能与翻译装置组装以及植物生长发育之间的重要联系。

有趣的是，真核生物的RLI基因虽然结构相似度较高，并且在动物和酵母中都参与调控蛋白翻译效率（Dong et al., 2004; Mancera-Martínez et al., 2017; Navarro-Quiles et al., 2018），但该研究发现小鼠和酵母的RLI基因无法恢复拟南芥rli2/+突变体的表型，拟南芥的RLI2基因（以及RLI2的同源基因RLI1）也无法回补酵母的rli1突变体表型，提示不同物种的RLI基因不能相互替代，可能参与调控蛋白翻译的不同过程。

值得注意的是，之前人们认为雌配子体发育和胚胎发育是差异较大的两个过程，调控机制也不相同，因为雌配子体和胚胎具有不同基因组；该研究与之前林文慧团队关于液泡和液泡膜蛋白调控雌配子体和胚胎发育的研究（Jiang et al., 2020, 2022）都表明在某些情况下，雌配子体和胚胎发育的调控机制可能相似，特别是细胞学相关的机制。胚胎由雌配子体中的卵细胞受精后形成的受精卵分裂而来，提示雌配子体和胚胎在发育调控中可能遵循某些共同的规律。

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.celrep.2023.112741