水稻（Oryza sativa）作为一种重要的粮食作物，其生长和发育过程受到多种基因及调控机制的复杂影响。在植物中，PPR蛋白（Pentatricopeptide Repeat Protein）是一类关键的蛋白质家族，广泛参与线粒体和叶绿体中的RNA代谢，涉及植物光合作用、呼吸作用、花粉发育及胚乳发育等重要生物过程。水稻中的OsCPPR1是一个细胞质定位的PPR蛋白，含有16个PPR基序，能够特异性结合并降解GOLDEN2-LIKE1（OsGLK1）转录本，从而影响水稻花粉的正常发育。然而，OsCPPR1如何识别并结合OsGLK1 mRNA，以及如何调控其表达水平，依然是一个未解之谜。

庄楚雄研究员的团队在研究中揭示了OsCPPR1在花粉发育中的功能，但关于OsCPPR1如何进行RNA识别和结合的机制尚未阐明。为此，华南农业大学最近发表的研究通过解析OsCPPR1蛋白的结构，揭示了其RNA识别与结合机制，为理解植物生长和发育中的分子调控提供了新思路。对水稻OsCPPR1蛋白RNA识别及结合特性分析的研究，对于理解水稻的基因表达调控机制，以及提升水稻的产量和抗逆性，具有重要的科学意义和实际应用价值。

研究采用了分子对接、圆二色谱及RNA-EMSA等多种技术手段，深入探讨OsCPPR1的保守氨基酸和结构特征，发现PPR重复序列中第5位的氨基酸残基对于单链RNA碱基的特异性识别起着核心作用。为进一步分析每个PPR基序的残基对结合活性或靶RNA识别的影响，研究将每个PPR基序中第5位的氨基酸突变为丙氨酸，命名为OsCPPR1m，并重组出两个OsCPPR1的截断版本（OsCPPR1(aa135-end)和OsCPPR1(aa1-666)），以探究不同PPR基序对OcCPPR1与靶RNA结合活性的影响。研究结果表明，OsCPPR1的C端PPR重复基序比N端PPR基序更保守，说明其在RNA结合中可能发挥着更重要的作用。

此外，研究结果还发现不同的OsCPPR1蛋白表现出不同的RNA相互作用活性。为了确定PPR重复基序与OsCPPR1蛋白及靶RNA结合活性之间的关系，研究利用OsGLK1G4-RNA进行大分子对接实验，结果显示每个PPR基序的突变能显著影响RNA结合能力。OsCPPR1、OsCPPR1(aa135-end)和OsCPPR1(aa1-666)在与RNA结合时表现出不同的程度和位点的不可一致性。这一发现进一步强调了OsCPPR1的结构变化对其相互作用活性的影响。

在RNA-电泳迁移实验中，缺乏N端PPR基序的OsCPPR1因其更强的相互作用活性，相较于缺乏C端PPR基序的OsCPPR1，显示出其C端PPR基序在RNA结合活性中至关重要。研究还通过5′-RNA连接酶介导的cDNA末端快速扩增（RLM-5′RACE）识别OsGLK1 RNA的裂解位点，结果表明OsCPPR1与靶RNA结合并不集中在OsGLK1 mRNA的任何特定区域，而是分散分布，这提示OsCPPR1可能需要其他辅助因子来完成对靶RNA的切割活性。

综上所述，研究通过结构分析和靶RNA序列识别的大分子对接实验，揭示了水稻OsCPPR1蛋白RNA识别及结合特性的重要基础。结果表明，OsCPPR1的识别和结合活性依赖于完整的PPR基序。每个PPR基序中的第5个氨基酸为靶RNA识别提供了独特的接口，证明了OsCPPR1在水稻基因表达调控中的重要作用。这不仅加深了对PPR蛋白家族的理解，也为进一步优化水稻基因表达调控网络提供了新的科学依据。

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