中研院破解RNA降解程序可助植物抗病、提高農產量

中研院農業生物科技研究中心副研究員陳荷明(前排中)與團隊成員於實驗室合影。(中研院提供／李侑珊台北傳真)

中研院農業生物科技研究中心副研究員陳荷明認為，解密RNA (核糖核酸)降解機制，猶如在偵查基因世界裡的死亡懸案。(中研院提供／李侑珊台北傳真)

RNA (核糖核酸)降解機制(degradation)不僅可調控動植物基因表現量，也攸關植物如何對抗病原菌入侵，中研院農業生物科技研究中心副研究員陳荷明，首度破解RNA「死亡時間」，研究成果可應用於調控植物抗病基因表現量，同時研發具有抗病性，且維持高產量的作物，並已於4月發表在《植物細胞》(The Plant Cell)。

細胞裡的RNA 壽命短暫，含有正確基因密碼的RNA，能存活並用於製造蛋白質，反之，帶有錯誤訊息的RNA，則會被細胞酵素降解死亡。

RNA降解機制不僅可調控動植物的基因表現量，也攸關於植物如何對抗病原菌入侵，藉此殺死病毒RNA。但此機制何時發生？引發降解的因子為何？過去尚未被完全理解。

陳荷明團隊為全球首位利用上億條RNA降解片段定序資料，證明許多「有問題」的RNA會在首次轉譯 (translation)過程中，被細胞偵測異常並將其降解。

由於動植物的細胞內都有RNA，研究團隊也進一步從阿拉伯芥、水稻、線蟲，或是人類細胞的RNA降解片段中，觀察到外顯子連接複合體的足跡。這些遺留的相同證據，也讓被降解的RNA「死有對證」，證明此降解機制發生在大量轉譯前。

陳荷明指出，植物細胞內執行RNA降解機制，對內可調控基因表現量，對外也能阻擋病原菌入侵，殺死病毒的RNA，使其無法複製、產生蛋白質。另外，當植物遇到病原菌或害蟲攻擊時，會啟動防禦反應，但若過量表達防禦相關基因，可能造成植物生長遲滯、細胞凋亡，就像人體免疫系統太強或太弱，都會對身體造成傷害。因此，研究RNA降解，將有助於增進對農作物防禦機制的了解，以及開發調控基因表達的方法，為農業生物科技的發展提供新的工具及方向。

從小愛看推理小說的陳荷明說，解密RNA降解機制，猶如在進行基因世界的犯罪現場調查，現場留下的物證，都只是一條條的RNA序列。她與實驗室同仁當起「鍵盤柯南」，從上億條的RNA降解片段中，蒐集物證、找出死因及凶手，及推論死亡時間。目前國內外相關的研究還不多，她的團隊未來將進一步釐清此調控背後的機制，及其在植物防禦與生長平衡上的角色。

中研院表示，該論文共同第一作者為中研院農生中心研究助理李溫琪、侯博翰、侯政宇，論文名稱為《Widespread Exon Junction Complex Footprints in the RNA Degradome Mark mRNA Degradation before Steady State Translation》。