DELLA-proteiner er konserverte masterproteiner.vekstregulatorersom spiller en sentral rolle i å kontrollere planteutvikling som respons på interne og miljømessige signaler. DELLA fungerer som en transkripsjonsregulator og rekrutteres til målrettede promotorer ved å binde seg til transkripsjonsfaktorer (TF-er) og histon H2A gjennom sitt GRAS-domene. Nyere studier har vist at DELLA-stabilitet reguleres post-translasjonelt gjennom to mekanismer: polyubikvitinering indusert av fytohormonet gibberellin, som fører til rask nedbrytning, og konjugering av små ubiquitinlignende modifikatorer (SUMO) for å øke akkumuleringen. I tillegg reguleres DELLA-aktivitet dynamisk av to forskjellige glykosyleringer: DELLA-TF-interaksjonen forsterkes av O-fukosylering, men hemmes av O-bundet N-acetylglukosamin (O-GlcNAc)-modifikasjon. Rollen til DELLA-fosforylering er imidlertid fortsatt uklar, ettersom tidligere studier har vist motstridende resultater, alt fra de som viser at fosforylering fremmer eller reduserer DELLA-nedbrytning til andre som viser at fosforylering ikke påvirker stabiliteten. Her identifiserer vi fosforyleringssteder i REPRESSORga1-3(RGA, AtDELLA) renset fra Arabidopsis thaliana ved massespektrometrianalyse og viser at fosforylering av to RGA-peptider i PolyS- og PolyS/T-regionene fremmer H2A-binding og forbedret RGA-aktivitet. Assosiasjon av RGA med målpromotorer. Det er verdt å merke seg at fosforylering ikke påvirker RGA-TF-interaksjoner eller RGA-stabilitet. Studien vår avslører den molekylære mekanismen som fosforylering induserer DELLA-aktivitet gjennom.
For å belyse fosforyleringens rolle i reguleringen av DELLA-funksjonen, er det kritisk å identifisere DELLA-fosforyleringssteder in vivo og utføre funksjonelle analyser i planter. Ved affinitetsrensing av planteekstrakter etterfulgt av MS/MS-analyse identifiserte vi flere fosfitter i RGA. Under forhold med GA-mangel øker RHA-fosforyleringen, men fosforyleringen påvirker ikke stabiliteten. Det er viktig å merke seg at co-IP- og ChIP-qPCR-analyser viste at fosforylering i PolyS/T-regionen til RGA fremmer dens interaksjon med H2A og dens assosiasjon med målpromotorer, noe som avslører mekanismen der fosforylering induserer RGA-funksjon.
RGA rekrutteres til målkromatin gjennom interaksjonen mellom LHR1-underdomenet og TF, og binder seg deretter til H2A gjennom PolyS/T-regionen og PFYRE-underdomenet, og danner H2A-RGA-TF-komplekset for å stabilisere RGA. Fosforylering av Pep 2 i PolyS/T-regionen mellom DELLA-domenet og GRAS-domenet av en uidentifisert kinase forsterker RGA-H2A-binding. Mutantproteinet rgam2A opphever RGA-fosforylering og inntar en annen proteinkonformasjon for å forstyrre H2A-bindingen. Dette resulterer i destabilisering av forbigående TF-rgam2A-interaksjoner og dissosiasjon av rgam2A fra målkromatin. Denne figuren viser kun RGA-mediert transkripsjonsundertrykkelse. Et lignende mønster kan beskrives for RGA-mediert transkripsjonsaktivering, bortsett fra at H2A-RGA-TF-komplekset ville fremme målgentranskripsjon og defosforylering av rgam2A ville redusere transkripsjonen. Figur modifisert fra Huang et al.21.
Alle kvantitative data ble statistisk analysert ved hjelp av Excel, og signifikante forskjeller ble bestemt ved hjelp av Students t-test. Ingen statistiske metoder ble brukt til å foreløpig bestemme utvalgsstørrelsen. Ingen data ble ekskludert fra analysen; eksperimentet var ikke randomisert; forskerne var ikke blinde for fordelingen av data under eksperimentet og evalueringen av resultatene. Utvalgsstørrelsen er angitt i figurforklaringen og kildedatafilen.
For mer informasjon om studiedesignet, se sammendraget av rapporten om den naturlige porteføljen som er knyttet til denne artikkelen.
Massespektrometriproteomikkdata har blitt bidratt til ProteomeXchange-konsortiet gjennom PRIDE66-partnerarkivet med datasettidentifikator PXD046004. Alle andre data innhentet i løpet av denne studien presenteres i tilleggsinformasjon, tilleggsdatafiler og rådatafiler. Kildedata er gitt for denne artikkelen.
Publisert: 08. november 2024