2020年1月10日，国际植物学权威期刊The Plant Cell 在线发表了37000cm威尼斯陈铭佳副教授和德国汉诺威大学Claus-Peter Witte教授作为共同通讯作者的合作研究论文“A Kinase and a Glycosylase Catabolize Pseudouridine in the Peroxisome to Prevent Toxic Pseudouridine Monophosphate Accumulation”。 陈铭佳副教授2018年12月引进来校，在生科院植物激素课题组工作，该论文首次系统阐明了植物细胞中假尿嘧啶（Ψ）的来源和降解途径，并揭示了植物为防止假尿嘧啶核苷酸（ΨMP）过度积累引发细胞毒力的机制。该论文第一署名单位为37000cm威尼斯，该工作得到了国家自然科学基金，江苏省自然科学基金和德国国家自然基金（DFG）的资助。

近些年来RNA修饰研究领域发展迅速，成为新的研究热点。在众多已知的RNA化学修饰中，假尿嘧啶(Ψ)可以算得上是一种高丰度常见修饰了。Ψ广泛存在于tRNA、rRNA、snRNA以及mRNA等各类RNA中。随着RNA的降解，假尿嘧啶（pseudouridine）和其他核苷一起被释放在细胞中，形成游离核苷。而不同于常见核苷（腺嘌呤，鸟嘌呤，胞嘧啶和尿嘧啶），假尿嘧啶不可以被细胞重新循环利用，以免扰乱RNA固有修饰图谱。

该论文中研究者发现，有别于哺乳动物（会将体内所产生假尿嘧啶通过泌尿系统排出），植物会利用两种特异性酶1）假尿嘧啶激酶（PUKI）和2）假尿嘧啶核苷酸水解酶（PUMY）一起工作，清除细胞内源性假尿嘧啶。具体为：PUKI先将假尿嘧啶磷酸化产生假尿嘧啶核苷酸，该产物随后被PUMY解和并水解为尿苷和5-磷酸核糖。

有意思地是，这两个酶均亚细胞定位于过氧化物酶体中。并且，植物缺少其中任意一种酶均可导致体内假尿嘧啶（pseudouridine）和假尿嘧啶核苷酸（ΨMP）大量积累并且引起突变株种子萌发推迟现象（以植物缺失PUMY基因尤为严重）。从以上化学反应可知，假尿嘧啶的降解过程并不涉及氧化还原反应。那么植物中这两种酶为什么均定位于过氧化物酶体中呢？为了得到这一答案，研究人员人为地将细胞质特异性表达得PUKI过表达于PUKI突变株中，这样一来，就得到了在细胞质中表达PUKI,而在过氧化物酶体中表达PUMY的植物。该植物可以正常生长于1/2 MS培养基中，却无法存活于外源添加了假尿嘧啶的培养基中。进一步实验表明，PUKI酶的产物假尿嘧啶核苷酸（ΨMP）在细胞中，尤其是细胞质中，呈现显著细胞毒力，如果不能够被PUMY及时捕获并清除，将危害种子萌发和植物正常生长。

综上所述，植物细胞中的大部分假尿嘧啶（来源于rRNA的降解）在液泡中产生，经过转运至过氧化物酶体中，首先被PUKI磷酸化生成假尿嘧啶核苷酸，随后立即被PUMY捕获并水解为尿苷和5-磷酸核糖（如下图）。植物很聪明地进化出定位在过氧化物酶体内的PUKI和PUMY,一是有效地避免了在细胞质中产生具有细胞毒力的假尿嘧啶核苷酸；二是将整个假尿嘧啶降解过程压缩在一个相对狭小的空间内（过氧化物酶体中）,加速了反应的正向效率；三是避免了假尿嘧啶降解过程对其他常见核苷（尤其是尿嘧啶）代谢的影响。

文章链接：http://www.plantcell.org/content/early/2020/01/10/tpc.19.00639