RNA编辑是一种转录后修饰过程,通过碱基的插入、删除或替换可以改变RNA分子的遗传信息。RNA编辑通常发生在植物的质体和线粒体中,会改变编码的核苷酸,引入新的启动子和终止子,具有校正和调控翻译等生物学意义。目前为止已经鉴定出许多RNA编辑因子。2005年,发现了第一个RNA编辑因子CRR4,它是PLS型五肽重复(PPR)蛋白家族的成员。随后又发现许多其他PLS型PPR蛋白参与植物RNA编辑。事实上,所有研究的PPR蛋白都位于质体或线粒体中。一般认为PPR蛋白是一类参与RNA编辑的反式作用因子,作为RNA结合蛋白起作用。还有一类非PPR蛋白质对开花植物叶绿体和线粒体中的RNA编辑也是必须的,它们被称为MORF蛋白或RIP蛋白家族。MORF蛋白是一个小蛋白家族,在拟南芥中有10个成员。其中MORF2和MORF9位于质体中,MORF1和MORF3-7位于线粒体中,MORF8则是定位于两个细胞器中,MORF10则被认为不参与RNA编辑。通过酵母双杂交实验以及pull down实验表明,MORF蛋白之间存在相互作用,能形成同源或异源聚合体,说明MORF蛋白可能需要共同作用来参与编辑。在本篇论文中,我们通过克隆、表达和纯化的方法得到拟南芥MORF2状态较好的可溶性蛋白质。利用气相扩散法进行结晶实验后得到拟南芥叶绿体MORF2 2.4 A分辨率的结构。分析结构发现MORF2在晶体中是二体结构。MORF2采用在线粒体MORF1和叶绿体MORF9中观察到的典型MORF-box折叠的结构,展示了类似MORF1二体模式。MORF2和MORF9两种模式之间的差异可归因于F157(MORF1中相应的F162和MORF9中的W160),其在二聚化时引起60°偏移。MORF蛋白包含特征性MORF结构域,都能形成同源或异源二聚体,并与RNA编辑因子PPR蛋白和含有RRM结构域的蛋白质相互作用。MORF1,MORF2和MORF9结构分析表明它们的疏水界面是同源或异源二聚体的形成基础。在MORF1结构中,两个C85残基之间的二硫键桥接两个二聚体并形成四聚体。然而,所有MORF蛋白中这种绝对保守的半胱氨酸却在MORF2和MORF9中不起作用,无法形成四聚体。(PLS)3PPR-MORF9复合物的结构显示了每个PLS结合一种MORF9单体,这表明在RNA编辑体形成期间,MORF蛋白的二聚体发生解离。对MORF2二聚体和模拟的PPR-MORF2复合物的结构分析表明,(PLS)3PPR-MORF2复合物的界面与二聚化界面重叠。RNA聚合酶是以DNA为模板合成RNA所必须的生物催化剂。大部分原核生物RNA聚合酶都是由核心酶和转录起始因子σ因子构成,构成一个分子质量约500 kDa聚合酶的全酶。真核生物中也存在着多亚基RNA聚合酶,相比原核生物的更复杂,分别是RNAP Ⅰ、RNAPⅡ和RNAP Ⅲ。与原核和真核RNA聚合酶相比,某些噬菌体的RNA聚合酶,如T7,T3,SP6和K11,以及线粒体RNA聚合酶都是单亚基聚合酶。在被子植物中,细菌型RNA聚合酶(称为质体编码的质体RNA聚合酶的PEP)不足以转录叶绿体基因,需要一种或两种噬菌体型RNA聚合酶(称为核编码的质体RNA聚合酶的NEP)的活性来补充。在被子植物中存在三个噬菌体型RNA聚合酶,分别是定位在质体的RPOTp,定位在线粒体的RPOTm和定位在两个细胞器的RPOTmp。在此论文中,研究的第二个课题即拟南芥线粒体RNA聚合酶的结构与功能。在该课题研究中,通过不同序列截短和不同的载体,构建完成多个重组质粒,得到状态较均一的可溶性蛋白。通过气相扩散法进行晶体结晶,尝试改变结晶时的蛋白浓度、晶体生长的温度和不同晶体试剂盒,但目前并未得到蛋白质晶体。后续还需要更换条件来摸索蛋白质结晶条件,并衍射收集数据,从原子角度阐明线粒体RNA聚合酶转录机制。