水稻相分离蛋白数据库RicePSP的构建及其在开花调控中的功能解析

本研究针对作物中液-液相分离（LLPS）相关蛋白系统研究缺失的问题，开发了首个水稻相分离蛋白数据库RicePSP。团队通过整合PSPredictor、MolPhase和PLAAC算法预测了10,654个高置信度PSPs，并利用AlphaFold结构预测验证其相分离潜力。研究发现开花相关蛋白普遍具有高相分离倾向，并通过原生质体实验证实OsPIL13等蛋白可形成液滴状凝聚体，揭示了LLPS在水稻开花调控中的重要机制，为作物性状的相分离调控研究提供了关键资源。

在活细胞中，蛋白质通过内在无序区域（IDRs）或朊病毒样结构域（PrDs）的多价相互作用，可发生液-液相分离（LLPS），形成动态无膜生物分子凝聚体。这些凝聚体能够时空特异性区隔生化反应，调控基因表达、应激响应等关键生命过程。然而在植物领域，特别是重要作物如水稻中，相分离相关蛋白（PSPs）的系统鉴定和功能研究仍处于起步阶段。

为解决这一瓶颈问题，高润欣等研究人员在《Genome Biology》发表了题为"ricePSP: a database of rice phase separation-associated proteins"的研究，构建了首个水稻相分离蛋白数据库RicePSP。该研究通过对66,338个注释水稻蛋白进行相分离潜力预测，鉴定出10,654个高置信度PSPs和1,394个PrDs蛋白，并利用AlphaFold结构预测和体内凝聚体成像实验进行了多维度验证。

研究团队采用整合计算生物学与实验验证的技术路线：首先从Rice Genome Annotation Project和funRiceGenes数据库获取蛋白序列和功能注释；接着运用PSPredictor、MolPhase和PLAAC算法预测相分离评分和朊病毒样结构域；通过ColabFold预测3,763个功能明确蛋白的AlphaFold结构及每残基置信度（pLDDT）；最后利用水稻原生质体瞬时表达系统进行体内凝聚体形成验证。

数据库组织与网络界面

RicePSP数据库包含七个功能模块：HOME提供完整数据集下载；PSP模块列出功能明确蛋白的相分离评分；PRDP收录朊病毒样结构域蛋白；FAMS展示蛋白家族层面的相分离潜力；KEYS通过关键词关联PSPs与农艺性状；DOCS汇编200余篇植物相分离文献；LINK提供作者联系方式和相关资源。数据库采用Jekyll静态网站生成器构建，支持多关键词搜索和实时过滤功能。

预测方法比较

研究比较了三种预测工具的效能：PSPredictor与PLAAC共同预测766个PSPs，而与MolPhase的重叠达9,890个蛋白。功能富集分析显示，相分离蛋白显著富集于剪接体、mRNA监测通路、RNA降解等RNA相关生物过程，与植物中双偶氮异恶唑沉淀实验报道结果一致。

AlphaFold蛋白结构预测验证

通过AlphaFold结构预测与相分离评分的相关性分析，发现相分离潜力与结构无序度呈显著负相关（R²=0.4224）。典型案例如开花素Hd3a相分离评分仅0.0205，呈现全序列高pLDDT值（>90）的稳定结构；而核酸结合蛋白OsAlba3评分达0.9976，其C端存在广泛低pLDDT区域（<60），对应内在无序区域。

相分离相关的水稻开花调控模块

作为概念验证，研究聚焦开花调控通路。网络分析显示OsPhyB、OsGI、Ghd7、Ghd8、Hd1等关键开花蛋白均具有高相分离潜力和低pLDDT值，形成密集连接的调控模块。原生质体实验证实OsPIL13、OsPIL15、OsCO3等蛋白可在体内形成点状核凝聚体，支持相分离在开花调控中的重要作用。近期研究显示EHD6通过朊病毒样结构域发生相分离，与m⁶A阅读器YTH07形成凝聚体调控OsCOL4 mRNA翻译，进一步证实相分离机制在水稻开花中的关键功能。

应激响应相关PSPs

关键词分析显示"应激""热胁迫""盐胁迫""应激颗粒"等术语高度富集。研究比较了拟南芥中已报道的应激相关PSPs与其水稻同源物，发现如ERD14、RBGD4、ALBA家族成员等在水稻中同样呈现高相分离评分，表明相分离介导的应激调控机制在物种间具有保守性。

该研究通过构建RicePSP数据库，首次系统鉴定了水稻相分离蛋白组，为作物相分离研究提供了重要平台。数据库整合多维度验证数据，支持功能探索和假说生成，有望推动通过相分离调控改良作物抗逆性和发育特性的研究进程。