导读：你是否思考过，生物体内是否存在一种神秘的“分子密码”？近日，科学家们在植物RNA中破解了假尿嘧啶（Ψ）的秘密，发现其可以像“指挥官”一样，通过多层次的信号（rRNA、tRNA、mRNA）精确控制蛋白质合成。今天，让我们一起揭开这场微观世界的“军事情报战”！

假尿嘧啶（Ψ）是RNA中最常见的化学修饰之一，普遍存在于rRNA、tRNA、snRNA和mRNA中，已知其功能包括稳定RNA的二级结构、调节RNA与蛋白质之间的相互作用，及影响翻译的效率与准确性。目前，仍有未解之谜：植物中Ψ的全基因组分布特征，以及其在rRNA、tRNA和mRNA上的协同作用机制。同时，Ψ的修饰如何通过多层次的调控（如核糖体功能、tRNA解码、mRNA翻译）影响植物的蛋白质合成，也是一个值得深入研究的问题。

文章索引：
标题：Quantitative RNA pseudouridine maps reveal multilayered translation control through plant rRNA, tRNA and mRNA pseudouridylation
发表期刊：Nat Plants
发表时间：2025年2月
作者团队：美国霍华德休斯医学研究所 何川教授团队
IF：158
DOI：10.1038/s41477-024-01894-7

核心发现：
1. rRNA中的假尿嘧啶修饰能够全面控制翻译，尽管不同rRNA上的Ψ位点功能各异。
2. tRNA T臂环中的Ψ与其对应密码子的翻译效率之间存在显著的正相关关系。
3. Ψ水平与mRNA稳定性呈负相关，但与拟南芥幼苗的翻译效率则呈正相关。

研究结果：
(1) BID-seq技术揭示了rRNA中假尿嘧啶修饰的保守性，研究发现，核糖体活性中心相关的rRNA（如Nu-18S）的Ψ修饰在不同物种间高度保守，特定rRNA区域如叶绿体23SrRNA和线粒体26SrRNA中的保守Ψ位点是由特定酶催化的。同时，Ψ修饰的保守性可能跨越物种界限，而高保守序列区域更可能具有密集的Ψ修饰，这暗示Ψ可能在这些关键区域发挥稳定结构或调控的作用。

(2) rRNA和tRNA的Ψ化学计量学可调控翻译，研究探索了不同组织中rRNA中的假尿嘧啶（Ψ）修饰如何影响翻译效率。在高能量组织如花和种子中，叶绿体rRNA的Ψ修饰比例显著上升，适应旺盛的代谢需求。而在应激响应组织中，核rRNA增加的动态Ψ位点可能提高翻译的精确性。

(3) 研究了单子叶与双子叶植物mRNA中的Ψ位点，结果显示各物种间几乎不存在保守的Ψ位点，表明植物mRNA的Ψ修饰缺乏进化保守性。

(4) 通过BID-seq技术绘制的水稻与拟南芥mRNA中Ψ修饰的高分辨率图谱揭示了组织特异性的修饰模式。

(5) 研究者探讨了植物组织中Ψ修饰程度与mRNA稳定性之间的关系，结果显示Ψ比例较高的mRNA在相应转录本中稳定性较低，且5′-UTR的Ψ位点可能对mRNA的不稳定性具有更重要的调控作用。

研究结论：本研究在各种植物物种中生成了转录组范围内的Ψ图谱，将rRNA、tRNA和mRNA的Ψ化学计量学与mRNA丰度及Polysome分析数据结合，揭示了Ψ修饰对翻译效率的多层次调控。这一发现将为植物Ψ的进一步研究提供重要资源，并提出通过rRNA、tRNA和mRNA假尿嘧啶化实施全面翻译调控的假说。

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