近日，植保学院刘慧泉教授团队在 Nature Communications上在线发表题为“Epitranscriptomic RNA editing resolves Mus81 DNA repair tradeoffs in heat tolerance and meiosis”的研究成果，揭示了植物病原真菌禾谷镰孢中一种精妙的表观转录调控机制。该研究发现真菌利用“RNA编辑”精准调节DNA修复蛋白Mus81的剂量，从而化解其在高温适应（生存）与有性生殖（繁衍）之间的功能冲突。植保学院刘慧泉教授为论文通讯作者，博士研究生吴梦春和刘骏峰为论文共同第一作者。
研究团队发现，DNA修复因子FgMus81具有区别于其他因子的独特地位——其缺失会同时导致减数分裂缺陷和高温敏感，而其他同源重组因子（如FgMlh1、FgSlx1等）的缺失未表现出类似表型。
更值得关注的是，这一功能既不依赖于其经典伴侣蛋白FgMms4，也不依赖于其核酸酶催化活性。在经典认知中，Mus81必须与Mms4形成复合物并依靠酶切活性发挥作用；而该研究中，敲除FgMms4并不产生与敲除FgMus81相同的表型，核酸酶活性位点突变体也保留野生型功能。这一发现得到相关专家的关注，指出该结果“太令人惊讶了”，提示Mus81家族蛋白尚存在未被认知的功能。
研究发现，在减数分裂阶段，FgMus81转录本上发生特异的A-to-I RNA编辑，将第420位氨基酸从天冬酰胺（N）变为天冬氨酸（D）。实验证实，无法编辑的突变体减数分裂严重受阻，而模拟编辑后状态的菌株则恢复正常。
机制研究表明，这一编辑不改变基因转录水平，而是通过降低蛋白稳定性来减少蛋白剂量。编辑后的蛋白（D420）降解更快，从而将FgMus81控制在减数分裂所需的适宜水平——过高剂量反而对核分裂有毒害作用。
研究发现FgMus81存在剂量依赖性的功能冲突：高温适应需要高剂量，减数分裂需要低剂量。如果通过基因组突变固定为编辑后状态（D420），虽然生殖正常，但高温适应能力大幅下降；反之，固定为未编辑状态（N420），虽然耐热，但无法正常繁殖。因此，有性阶段特异的RNA编辑成为灵活调控策略，让真菌根据生活史阶段动态调整蛋白剂量，实现“鱼和熊掌兼得”。
比较基因组学分析显示，N420D编辑事件在部分粪壳菌纲真菌中保守存在，但经历了动态演化，不同物种根据生态需求进行了适应性调整。
该研究拓展了对DNA修复因子作用机制的认知，首次揭示Mus81可以不依赖经典搭档和酶活性发挥功能；发现了RNA编辑通过影响蛋白稳定性实现剂量调控的新功能，为表观转录组学增添了新内涵；从应用层面看，RNA编辑过程可能成为干扰病原菌有性生殖和逆境适应的新靶点，为小麦赤霉病绿色防控提供理论依据。
RNA编辑解决Mus81在高温适应与减数分裂中的剂量需求冲突
该研究得到了国家重点研发计划和国家自然科学基金项目的资助。
编辑：王学锋
终审：刘玉峰
