DELLA-Proteine sind konservierte MasterWachstumsregulatorendie eine zentrale Rolle bei der Steuerung der Pflanzenentwicklung als Reaktion auf interne und umweltbedingte Signale spielen. DELLA fungiert als Transkriptionsregulator und wird zu Zielpromotoren rekrutiert, indem es über seine GRAS-Domäne an Transkriptionsfaktoren (TFs) und Histon H2A bindet. Jüngste Studien haben gezeigt, dass die Stabilität von DELLA posttranslational durch zwei Mechanismen reguliert wird: Polyubiquitinierung durch das Phytohormon Gibberellin, die zu seinem schnellen Abbau führt, und Konjugation kleiner ubiquitinähnlicher Modifikatoren (SUMO), um seine Anreicherung zu erhöhen. Außerdem wird die DELLA-Aktivität dynamisch durch zwei verschiedene Glykosylierungen reguliert: Die DELLA-TF-Interaktion wird durch O-Fucosylierung verstärkt, aber durch O-gebundene N-Acetylglucosamin(O-GlcNAc)-Modifikation gehemmt. Die Rolle der DELLA-Phosphorylierung bleibt jedoch unklar, da vorherige Studien widersprüchliche Ergebnisse zeigten, die von solchen reichten, die zeigten, dass Phosphorylierung den DELLA-Abbau fördert oder verringert, bis hin zu anderen, die zeigten, dass Phosphorylierung seine Stabilität nicht beeinträchtigt. Hier identifizieren wir Phosphorylierungsstellen in REPRESSORga1-3(RGA, AtDELLA) aus Arabidopsis thaliana mittels Massenspektrometrie isoliert und zeigen, dass die Phosphorylierung zweier RGA-Peptide in den PolyS- und PolyS/T-Regionen die H2A-Bindung fördert und die RGA-Aktivität erhöht. Assoziation von RGA mit Zielpromotoren. Bemerkenswerterweise beeinflusst die Phosphorylierung weder die RGA-TF-Interaktion noch die RGA-Stabilität. Unsere Studie enthüllt den molekularen Mechanismus, durch den die Phosphorylierung die DELLA-Aktivität induziert.
Um die Rolle der Phosphorylierung bei der Regulierung der DELLA-Funktion zu klären, ist es entscheidend, DELLA-Phosphorylierungsstellen in vivo zu identifizieren und funktionelle Analysen in Pflanzen durchzuführen. Durch Affinitätsreinigung von Pflanzenextrakten und anschließende MS/MS-Analyse identifizierten wir mehrere Phosphorylierungsstellen in RGA. Unter GA-Mangelbedingungen nimmt die RHA-Phosphorylierung zu, beeinträchtigt jedoch nicht deren Stabilität. Co-IP- und ChIP-qPCR-Analysen zeigten, dass Phosphorylierung in der PolyS/T-Region von RGA die Interaktion mit H2A und die Assoziation mit Zielpromotoren fördert. Dies enthüllte den Mechanismus, durch den die Phosphorylierung die RGA-Funktion induziert.
RGA wird durch die Interaktion der LHR1-Subdomäne mit TF zum Zielchromatin rekrutiert und bindet dann über seine PolyS/T-Region und PFYRE-Subdomäne an H2A, wodurch der H2A-RGA-TF-Komplex zur Stabilisierung von RGA gebildet wird. Die Phosphorylierung von Pep 2 in der PolyS/T-Region zwischen der DELLA-Domäne und der GRAS-Domäne durch eine nicht identifizierte Kinase verstärkt die RGA-H2A-Bindung. Das mutierte Protein rgam2A hebt die RGA-Phosphorylierung auf und nimmt eine andere Proteinkonformation an, um die H2A-Bindung zu stören. Dies führt zur Destabilisierung vorübergehender TF-rgam2A-Interaktionen und zur Dissoziation von rgam2A vom Zielchromatin. Diese Abbildung zeigt nur die RGA-vermittelte transkriptionelle Repression. Ein ähnliches Muster ließe sich für die RGA-vermittelte transkriptionelle Aktivierung beschreiben, mit der Ausnahme, dass der H2A-RGA-TF-Komplex die Transkription des Zielgens fördern und die Dephosphorylierung von rgam2A die Transkription verringern würde. Abbildung modifiziert von Huang et al.21.
Alle quantitativen Daten wurden mit Excel statistisch ausgewertet, und signifikante Unterschiede wurden mit dem Student-t-Test ermittelt. Zur vorläufigen Bestimmung der Stichprobengröße wurden keine statistischen Methoden verwendet. Es wurden keine Daten von der Analyse ausgeschlossen; das Experiment war nicht randomisiert; die Forscher waren sich der Datenverteilung während des Experiments und der Auswertung der Ergebnisse bewusst. Die Stichprobengröße ist in der Bildlegende und der Quelldatendatei angegeben.
Weitere Informationen zum Studiendesign finden Sie in der Zusammenfassung des Natural Portfolio Report, die diesem Artikel zugeordnet ist.
Massenspektrometrische Proteomikdaten wurden dem ProteomeXchange-Konsortium über das PRIDE66-Partnerrepository mit der Datensatzkennung PXD046004 zur Verfügung gestellt. Alle weiteren im Rahmen dieser Studie gewonnenen Daten sind in den Zusatzinformationen, den Zusatzdatendateien und den Rohdatendateien aufgeführt. Die Quelldaten werden für diesen Artikel bereitgestellt.
Beitragszeit: 08.11.2024