近日，探花系列 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。
一、研究背景：生命活动的“两难”抉择
维持基因组完整性是所有生物的基本需求，但DNA修复活动在不同阶段需要被精确调控。禾谷镰孢是引起小麦赤霉病的主要病原菌，其有性生殖产生的子囊孢子是病害流行的主要源头。如何在营养生长阶段的高温胁迫与减数分裂阶段的重组需求之间协调DNA修复活动，是领域内亟待解决的问题。
二、关键发现：Mus81的“非典型”使命
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。
三、核心机制：RNA编辑充当“分子变阻器”
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。
四、协调冲突：以“量”取胜的生存智慧
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。
五、研究意义
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
探花系列 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。团队江聪研究员、王秦虎副教授和冯婵婧青年教授以及多位研究生也为该研究做出了重要贡献。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。
论文链接：//www.nature.com/articles/s41467-026-71219-z
编辑：刘小凤
审核：赵 磊
