## ■ 1. 背景介绍

thermospermine (T60066)，CAS: 70862-11-2 是一种多胺、为 spermine 的结构异构体，其核心作用机制是在植物中增强特定 mRNA 的翻译，尤以拟南芥的 SAC51 与 SACL1 两个 bHLH 转录因子编码转录本为代表。多胺在生理 pH 下带多正电，能够与 RNA 与 rRNA 结合，稳定 RNA 二级结构并影响核糖体扫描与起始。基于这一普适的多胺–RNA相互作用模型，thermospermine 通过调控决定起始效率的 mRNA 特征（如 5′ 非翻译区结构或上游小开放读码框）来促进核糖体有效装载，从而在不改变转录本丰度的前提下，提高 SAC51/SACL1 的蛋白质产量。因而，thermospermine 从通路归类上属于 DNA/RNA 合成层面的转录后（翻译）调控因子。

在生物学功能上，thermospermine 是木质部分化的抑制因子。通过上调 SAC51/SACL1 的翻译，thermospermine 作用于维管发育程序的关键节点，抑制形成层来源细胞过快进入成熟导管分化进程。该翻译性增强效应进一步重塑下游基因表达网络，调整次生细胞壁沉积与导管分化的时间与强度，从而限制木质部过度分化。由于木质部数量与性质决定茎秆结构、水力传导与碳分配，thermospermine 的调节可在茎伸长与形成木质组织中产生系统性发育效应。

在信号通路层面，thermospermine 更像是一种代谢信号而非经典受体–配体通路的触发物。关键组成包括：（i）作为效应分子的 thermospermine；（ii）其翻译被选择性增强的 SAC51/SACL1 mRNA；以及（iii）翻译装置本身，后者与 thermospermine 调谐的 RNA 结构相互作用，决定起始/再起始结果。整体而言，这是一个对多胺敏感的翻译检查点，向下游的转录网络传导信息以控制维管命运与分化节律。

这些特性赋予 thermospermine 明确的研究用途。作为外源植物生长调节剂，它可时序性地控制木质部分化，支持关于维管图式如何影响整株生理的因果检验；通过剂量滴定，研究者可解析多胺对含 uORF 转录本翻译的特异性效应、与 spermine 的异构体差异，并描绘由 SAC51/SACL1 驱动的下游调控网络。在林业与生物质研究中，thermospermine 为调控木材生物量提供了化学杠杆，有助于实验性地平衡形成层增殖与木质化成熟。更广泛地说，thermospermine 是体内研究多胺–RNA 相互作用的可操作探针，将代谢状态与选择性蛋白合成及维管谱系命运决策连接起来。

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▲ thermospermine (T60066, CAS: 70862-11-2)的化学结构式

## ■ 2. 文献分享

### ■ 2.1 Thermospermine drives dual-action ribosomes to shape plant xylem development.

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▲ 通过木质部导管发育分子调控模型及核糖体25S rRNA中U2952甲基化修饰介导的翻译调控机制示意图，结合上游开放阅读框（uORF）对SACL和LHW mRNA的差异性翻译调控，综合阐明Thermospermine通过与m³U2952协同作用，对SACL和LHW mRNA分别产生促进和抑制的双重相反翻译调控，从而抑制木质部导管分化。

thermospermine (T60066) 被报道可通过缓解上游开放阅读框抑制而诱导 SACLs 的翻译。在甲基化核糖体上，thermospermine 能紧密地位于肽链出口通道与 P 位点 tRNA 旁的沟槽内，且 1.82–2.2 Å 分辨率的冷冻电镜图谱捕捉到 thermospermine 跨接 tRNA 的 CCA 末端与邻近 rRNA 磷酸基的构型。在野生型植株中，m3U2952–thermospermine 结合的核糖体可释放停滞于 SACLs uORFs 的核糖体，从而提高 SACL 蛋白水平并抑制木质部导管分化。相对地，该构型还加强对 LHW 的 uORF 介导翻译抑制，降低 LHW 蛋白水平。在缺失相关核糖体甲基化的 ovac 突变体中，thermospermine 结合松散，且对 SACL 与 LHW 翻译的调控减弱，导致木质部导管分化过量。以上结果共同揭示了 thermospermine 在植物甲基化核糖体上的结合方式，并将这种结合与对两个发育调控因子相反的翻译效应相联系：一方面促进 SACL 的翻译，另一方面加强对 LHW 的抑制，进而影响木质部导管分化。[1]

### ■ 2.2 The response to thermospermine is fine-tuned by the balance between SAC51 and LHW family proteins in Arabidopsis thaliana .

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▲ 外源thermospermine抑制拟南芥幼苗叶片生长，且该抑制效果受SAC51与LHW家族蛋白互作平衡的精细调控。

thermospermine (T60066) 在维管植物中被报道为抑制木质部分化的分子。于野生型植株中，当处于高浓度条件时，thermospermine 会显著抑制木质部分化与整体茎叶生长。机制层面，基于 sac51-d 显性抑制突变体的分析显示，thermospermine 促进 SAC51 mRNA 的翻译；研究结果并提示，thermospermine 作用于核糖体 RNA，从而解除由保守的上游开放阅读框对主编码区施加的翻译抑制。在生长响应的实验评估中，30 μM thermospermine 使多种 SAC51 家族 uORF 突变幼苗的叶片扩展相较野生型显著受抑。基因型对响应幅度的影响也有描述：LHW 与 LHL3 的功能缺失突变体被确认对 thermospermine 具有超敏反应。与转录因子家族间的相互作用相一致，研究提出一个简化模型，指出 thermospermine 的敏感性、亦即木质部增殖的程度，由 SAC51 家族与 LHW 家族成员之间的相互作用所调控。上述结果共同表明，thermospermine 通过促进 SAC51 的翻译并影响生长与木质部分化，表现为一种调节维管发育的分子，其响应强度受基因型依赖，并由 SAC51–LHW 家族的互作网络精细调控。[2]

### ■ 2.3 RNA processing/modifying enzymes play key roles in the response to thermospermine in Arabidopsis thaliana.

![006.png](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-12303165/298c972a63fbe0f0c9ed118009ed11e9.png)

![007.jpeg](https://developer.qcloudimg.com/http-save/yehe-12303165/54101e8665b1f0dc332302652c8422c0.jpg)

▲ 通过7天幼苗（含或不含100 µM Thermospermine处理）的表型比较（第一叶长度、侧根数、主根长度及下胚轴维管束表型），结合40天盆栽植株的叶片形态与长度、株高统计，综合证实Thermospermine可显著促进幼苗发育及植株生长，且其作用依赖于完整的信号通路。

thermospermine (T60066) 在本研究中表现出多种明确效应。在子叶实验中，与诱导因子共同处理时，thermospermine 使叶脉变窄，并在野生型与其3 背景中强烈抑制了外源诱导的木质部导管形成。叶片生长测定显示，其1、其2 与其4 在 thermospermine 作用下反而呈现生长增强，体现为第一片真叶长度的提升。在根系性状方面，研究指出其1 的侧根数在 thermospermine 处理后得到恢复，显示该化合物对该突变体的侧根数量具有正向影响。在转录层面，thermospermine 处理1天后，所有突变体的 ACL5 表达均被下调，提示不同基因位点对该化合物具有一致的分子响应。内源含量测定还表明，四个突变体的 thermospermine 含量均远高于野生型，其中其1 与其4 的水平超过野生型的30倍。以上结果共同说明，thermospermine 在特定基因型中可导致叶脉变窄并抑制外源诱导的木质部导管形成，能够增强部分突变体的叶片生长，恢复其1 的侧根数量，并在处理后降低 ACL5 的转录水平，同时这些突变体内的该化合物出现显著富集。[3]

## ■ 3. 结语

thermospermine通过结合植物甲基化核糖体，调节特定mRNA如SAC51和SACL1的翻译，机制为解除上游开放阅读框的抑制，从而增强核糖体有效装载而不改变转录本丰度。文献表明，thermospermine促进SAC51的翻译，同时加强对LHW的翻译抑制，调控维管发育，抑制木质部过度分化。该效应受基因型影响，并通过SAC51与LHW家族蛋白的相互作用实现。未来研究可利用thermospermine在林业和生物质生产中调控木材生物量，同时作为研究多胺–RNA相互作用及翻译调控机制的有力工具。

## ■ 4. Q&A

Q1: thermospermine在植物细胞中的主要分子机制是什么？

A1: thermospermine通过结合甲基化核糖体，解除SAC51/SACL1 mRNA上游开放阅读框的翻译抑制，从而增强蛋白质产量而不改变转录本丰度。

Q2: thermospermine如何影响拟南芥的木质部分化？

A2: thermospermine促进SAC51的翻译并加强对LHW翻译的抑制，共同抑制木质部导管的过度分化，调节维管发育。

Q3: 哪些遗传因素影响植物对thermospermine的响应？

A3: thermospermine的响应受SAC51和LHW家族蛋白相互作用的调控，部分突变体如LHW和LHL3的功能缺失会表现出超敏反应。

## ■ 5. 参考文献

[1] Wu H, Hsu P. Thermospermine drives dual-action ribosomes to shape plant xylem development.. Trends in biochemical sciences. 2026;():.

[2] Xu Y, Saraumi M, Toyoshima T, Motose H, Takahashi T. The response to thermospermine is fine-tuned by the balance between SAC51 and LHW family proteins in Arabidopsis thaliana .. Frontiers in plant science. 2025;16():1654744.

[3] Saraumi M, Tanaka T, Koyama D, Nishi Y, Takahashi Y, Motose H, et al.. RNA processing/modifying enzymes play key roles in the response to thermospermine in Arabidopsis thaliana.. The Plant journal : for cell and molecular biology. 2025;123(5):e70476.

■1.背景介绍thermospermine(T60066)，CAS:70862-11-2是一种多胺、为spermine的

thermospermine: 调控木质部分化的多胺翻译调节因子

■1.背景介绍thermospermine(T60066)，CAS:70862-11-2是一种多胺、为spermine的结构异构体，其核心作用机制是在植物中增强特定mRNA的翻译，尤以拟南芥的SAC51与SACL1两个bHLH转录因子编码转录本为代表。多胺在生理pH下带多正电，能够与RNA与rRNA结合，稳定RNA二级结构并影响核糖体扫描与起始。基于这一普适的多胺–RNA相互作

人工智能

Thermospermine (T60066, CAS:70862-11-2)通过结合植物甲基化核糖体，解除SAC51/SACL1 mRNA上游开放阅读框的翻译抑制，促进特定蛋白合成并抑制木质部过度分化。该化合物作为翻译调控因子，通过SAC51与LHW家族蛋白互作平衡调节维管发育，具有调控木材生物量与多胺-RNA研究的重要应用价值。

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