PC | Polysome profiling应用：体内RNA结构影响植物长链非编码RNA的翻译和稳定性

长链非编码RNA（lncRNA）作为复杂基因组中的关键调控元件，被定义为长度超过200个核苷酸的非编码转录本。然而，编码与非编码RNA之间的界限正变得模糊，因为一些lncRNA被发现能编码功能性微蛋白。

目前，关于lncRNA在转录后如何被调控和降解的认知仍然非常有限。与通过序列同源性评估保守性的mRNA不同，lncRNA的保守性还需考量其RNA结构，但目前仅有少数lncRNA被确认为是保守的。

在植物中，lncRNA研究是一个新兴领域，已发现它们参与开花、繁殖和产量等重要生物学过程。尽管如此，以往大多数研究集中于lncRNA的转录调控功能，而其翻译、RNA稳定性等转录后调控机制，尤其是RNA结构在其中的作用，在植物中很大程度上仍是未解之谜。

2025年10月27日，东北师范大学张铧坤团队在Plant Communications上发表了一篇题为“In vivo RNA structure influences the translation and stability of plant long noncoding RNAs”的论文。该研究系统性地揭示了RNA的体内二级结构是决定植物lncRNAs翻译效率和稳定性的核心因素。

文章索引

【标题】In vivo RNA structure influences the translation and stability of plant long noncoding RNAs

【发表期刊】Plant Communications

【发表日期】2025年10月27日

【作者及团队】东北师范大学张铧坤团队

【IF】11.6

研究结果

一、拟南芥和小麦中lncRNA特征的表征

研究人员对拟南芥和小麦的lncRNA进行分类和特征分析。

结果显示，虽然植物lncRNA在整个植物界中的序列保守性有限，但在各自的进化分支内表现出中等程度的保守性。

此外，小麦lncRNA比拟南芥的更长、GC含量更高且二级结构更稳定。

二、拟南芥和小麦中lncRNA二级结构保守性的表征

通过计算模型（CMfinder）结合体内RNA结构数据，研究在两个物种的lncRNA中鉴定出大量保守的RNA二级结构序列。

这些序列不仅在体内真实折叠（高PPV值），而且其折叠状态比转录本的其他区域更为稳定，表明结构保守性是lncRNA的重要功能特征。

三、植物lncRNA的转录后调控图景

通过Polysome profiling多聚核糖体分析结合RNA-seq，研究评估了lncRNA的翻译效率（TE），发现大量lncRNA被活跃翻译。

通过药物处理抑制转录，研究测量了lncRNA的降解速率，发现其稳定性（半衰期）差异巨大。

与转录本长度和GC含量相比，体内RNA二级结构是同时影响lncRNA翻译效率和稳定性的主要因素。

四、系统性发现在拟南芥和小麦中调控lncRNA翻译效率的RNA结构序列

应用pyTEISER算法，研究系统性地鉴定出分别与高翻译效率（hRSMs）和低翻译效率（lRSMs）相关的RNA结构序列。

在两个物种中，这些调控翻译的序列都显著富集于lncRNA转录本的3’端。

五、系统性发现在拟南芥和小麦中调控lncRNA稳定性的RNA结构序列

研究同样鉴定出与RNA稳定性相关的结构序列，包括促进稳定的序列（sRSMs）和导致不稳定的序列（uRSMs）。与翻译调控序列类似，这些影响稳定性的序列也主要富集在lncRNA的3’端。

总结

本研究系统地表征了模式植物拟南芥和硬粒小麦中lncRNA的序列、结构特征及其转录后调控景观。研究揭示了RNA二级结构在决定lncRNA翻译效率和稳定性中的核心调控作用，并鉴定出富集于3’端的特异性功能结构序列，为深入理解植物lncRNA的功能机制提供了重要基础。