活性氧作为重要的信号分子，在植物抵御病原菌侵染、响应逆境胁迫，以及维持正常生长发育的多个生物学过程中发挥重要调控作用。在多种活性氧分子中，过氧化氢（H2O2）具有较长的半衰期，可调控干细胞分化、花粉管伸长、气孔发育、果实成熟等植物发育过程，受到了广泛关注，但是它如何与其他信号途径协同作用，共同调控植物发育过程却不甚清楚。
中国科学院植物研究所秦国政研究组以番茄果实为研究对象，发现H2O2可引起m6A RNA去甲基化酶SlALKBH2发生氧化修饰形成同源二聚体，促进SlALKBH2蛋白稳定，保障其在果实成熟过程中发挥功能，从而揭示了H₂O₂信号协同m6A修饰调控果实成熟的新机制。
m6A RNA甲基化修饰广泛存在于真核生物的mRNA分子上，参与调控多个生物学途径。在该研究中，研究人员首先推测，前期工作中鉴定到的m6A去甲基化酶SlALKBH2作为双加氧酶，自身可能存在氧化还原修饰。为了验证这一假设，科研人员将SlALKBH2编码基因在烟草中瞬时表达并用H2O2进行处理，结果显示SlALKBH2对H2O2敏感，在氧化条件下通过分子间二硫键形成同源二聚体。在番茄果实成熟过程中，同样观察到SlALKBH2形成同源二聚体的现象，且H2O2处理进一步增强二聚体形成。此外，H2O2处理可加速番茄果实成熟进程，而这种现象在slalkbh2突变体材料中显著减弱，说明SlALKBH2氧化修饰参与了H2O2诱导的果实成熟调控。
为了鉴定在同源二聚体形成过程中发挥关键作用的半胱氨酸，研究人员对SlALKBH2分子中的10个半胱氨酸进行了单点或组合突变，发现第39位半胱氨酸（Cys39）对同源二聚体的形成至关重要。进一步分析表明，氧化修饰使SlALKBH2蛋白质更加稳定，但是不影响其去甲基化酶活性。研究人员进一步对SlALKBH2的互作蛋白进行了筛选和鉴定并发现硫氧还蛋白还原酶SlNTRC与SlALKBH2发生相互作用。SlNTRC能够调控SlALKBH2的氧化还原状态，进而影响SlALKBH2的蛋白质稳定性和生物学功能。
这项研究建立了活性氧信号与表观转录组之间的内在联系，不仅增进了对植物发育和果实成熟分子机制的理解，而且为利用基因编辑技术改良作物品种提供了新的策略和方法。
研究成果于1月10日在线发表于国际学术期刊Nature Plants上，期刊同期在Research Briefing栏目发表研究简报，对该成果进行了推荐。植物所周磊磊副研究员为论文第一作者，秦国政研究员为通讯作者，博士研究生高广通、汤仁坤、刘金莹等参与了该研究工作。植物所梁振昌研究员、田世平研究员对该工作进行了重要指导。该研究得到了国家自然科学基金、中国科学院稳定支持基础研究领域青年团队和博士后创新人才支持计划等项目的资助。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41477-024-01893-8
https://www.nature.com/articles/s41477-024-01900-y
（植物多样性与特色经济作物全国重点实验室、植物园供稿）
SlALKBH2氧化修饰参与H2O2诱导的番茄果实成熟调控
