Cell | Ribo-seq应用：基因“悄悄话”——同义突变如何掌控黄瓜驯化

同义突变是指不会改变氨基酸的编码突变，过去认为其大多对生物无影响，只有少数例外。然而，研究发现同义突变也可能影响生物适应性、mRNA 剪接、tRNA 选择、翻译效率及RNA结构，并与部分人类疾病相关。但在多细胞生物中，同义突变如何影响生物性状及其作用机制的遗传证据仍较少。

N6-甲基腺苷（m6A）是真核生物mRNA常见的修饰，主要分布在特定序列、终止密码子附近、3′UTR或长内含子区，由甲基转移酶复合体催化。m6A可通过结合蛋白调控mRNA稳定性和翻译，并可被去甲基酶移除。

最新研究表明，m6A与RNA结构紧密相关，但其具体调控机制和直接影响生物性状的遗传证据仍有限。

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【IF】66.85

研究结果

一、与果实长度驯化相关的两个紧密相连且相互作用的基因

研究团队在黄瓜染色体1上定位到果实长度基因座FL1，并发现其由两个紧密相连、表观遗传交互作用的基因FL1.1和FL1.2组成。

FL1.1和FL1.2具有表观遗传交互作用，FL1.2C隐性控制果实延长。果实的长度变化主要由细胞数量减少引起。

二、FL1.2由ACS2基因中的同义突变决定

作者发现FL1.2由ACS2基因中的同义突变C1287>T决定，该突变提高了ACS2蛋白水平，抑制果实延长。

基因编辑验证显示，该突变显著减少ACS2蛋白并促进果实延长，确认C1287>T是FL1.2的致病突变。

三、FL1.1由YTH1基因中的有害突变决定

研究团队通过回交克隆FL1.1，定位到编码m6A读取蛋白YTH1的基因。

Xintaimici突变降低YTH1转录，敲除YTH1W使FL1.1W FL1.2W背景果实长增加25%，证明YTH1是FL1.1W基因。ACS2C在栽培黄瓜中强选择，YTH1和ACS2在心皮中共表达。

四、1287C>T同义突变调控ACS2 mRNA的m6A甲基化及蛋白翻译效率

作者发现YTH1W结合ACS2W mRNA，但不结合ACS2C mRNA。1287C>T突变改变了ACS2 mRNA的m6A修饰水平，进而提高了翻译效率。

WW（YTH1W ACS21287C）植物表现出较高的ACS2蛋白水平，而YTH1基因敲除会抑制ACS2蛋白的产生。

Ribo-seq核糖体印迹分析显示，WW和KW植物中ACS21287C的翻译效率高于ACS21287T等位基因。YTH1缺失显著降低KW植物中的ACS2翻译效率，揭示了ACS21287T对YTH1的隐性上位效应。

此外，m6A修饰的增加促进了ACS21287C的翻译效率，并与乙烯生产及果实伸长相关。

五、1287C>T同义突变通过m6A修饰和RNA结构改变影响ACS2的翻译效率

1287C>T同义突变通过增强m6A修饰和YTH1结合，显著提高了ACS2的翻译效率（TE）。此突变改变了ACS2的RNA结构，使其变得更易于翻译，从而促进了蛋白质表达。

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