DELLA-Proteine sind konservierte Master-ProteineWachstumsregulatorendie eine zentrale Rolle bei der Steuerung der Pflanzenentwicklung als Reaktion auf interne und umweltbedingte Signale spielen. DELLA fungiert als Transkriptionsregulator und wird rekrutiert, um durch Bindung an Transkriptionsfaktoren (TFs) und Histon H2A über seine GRAS-Domäne auf Promotoren abzuzielen. Jüngste Studien haben gezeigt, dass die Stabilität von DELLA posttranslational durch zwei Mechanismen reguliert wird: durch die durch das Phytohormon Gibberellin induzierte Polyubiquitinierung, die zu dessen schnellem Abbau führt, und durch die Konjugation kleiner Ubiquitin-ähnlicher Modifikatoren (SUMO), um seine Akkumulation zu erhöhen. Darüber hinaus wird die DELLA-Aktivität dynamisch durch zwei verschiedene Glykosylierungen reguliert: Die DELLA-TF-Wechselwirkung wird durch O-Fukosylierung verstärkt, aber durch die Modifikation von O-gebundenem N-Acetylglucosamin (O-GlcNAc) gehemmt. Die Rolle der DELLA-Phosphorylierung bleibt jedoch unklar, da frühere Studien widersprüchliche Ergebnisse gezeigt haben, von solchen, die zeigen, dass Phosphorylierung den DELLA-Abbau fördert oder verringert, bis hin zu anderen, die zeigen, dass Phosphorylierung seine Stabilität nicht beeinträchtigt. Hier identifizieren wir Phosphorylierungsstellen in REPRESSORga1-3(RGA, AtDELLA) wurden durch massenspektrometrische Analyse aus Arabidopsis thaliana gereinigt und zeigen, dass die Phosphorylierung von zwei RGA-Peptiden in den PolyS- und PolyS/T-Regionen die H2A-Bindung und eine erhöhte RGA-Aktivität fördert. Assoziation von RGA mit Zielpromotoren. Insbesondere hat die Phosphorylierung keinen Einfluss auf die RGA-TF-Wechselwirkungen oder die RGA-Stabilität. Unsere Studie enthüllt den molekularen Mechanismus, durch den Phosphorylierung die DELLA-Aktivität induziert.
Um die Rolle der Phosphorylierung bei der Regulierung der DELLA-Funktion aufzuklären, ist es wichtig, DELLA-Phosphorylierungsstellen in vivo zu identifizieren und Funktionsanalysen in Pflanzen durchzuführen. Durch Affinitätsreinigung von Pflanzenextrakten und anschließende MS/MS-Analyse identifizierten wir mehrere Phosphosite in RGA. Unter Bedingungen eines GA-Mangels nimmt die RHA-Phosphorylierung zu, die Phosphorylierung beeinträchtigt jedoch nicht die Stabilität. Wichtig ist, dass Co-IP- und ChIP-qPCR-Assays zeigten, dass die Phosphorylierung in der PolyS/T-Region von RGA die Interaktion mit H2A und die Assoziation mit Zielpromotoren fördert, was den Mechanismus aufdeckte, durch den die Phosphorylierung die RGA-Funktion induziert.
Durch die Wechselwirkung der LHR1-Subdomäne mit TF wird RGA rekrutiert, um auf Chromatin abzuzielen, und bindet dann über seine PolyS/T-Region und die PFYRE-Subdomäne an H2A, wodurch der H2A-RGA-TF-Komplex zur Stabilisierung von RGA entsteht. 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 zu einer Destabilisierung vorübergehender TF-rgam2A-Wechselwirkungen und einer Dissoziation von rgam2A vom Zielchromatin. Diese Abbildung zeigt nur die RGA-vermittelte Transkriptionsrepression. Ein ähnliches Muster könnte für die RGA-vermittelte Transkriptionsaktivierung beschrieben werden, mit der Ausnahme, dass der H2A-RGA-TF-Komplex die Transkription des Zielgens fördern würde und die Dephosphorylierung von rgam2A die Transkription verringern würde. Abbildung modifiziert nach Huang et al.21.
Alle quantitativen Daten wurden mit Excel statistisch analysiert und signifikante Unterschiede 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 nicht blind gegenüber der Datenverteilung während des Experiments und der Auswertung der Ergebnisse. Die Stichprobengröße ist in der Abbildungslegende und der Quelldatendatei angegeben.
Weitere Informationen zum Studiendesign finden Sie in der Zusammenfassung des Natural Portfolio Reports, die diesem Artikel zugeordnet ist.
Daten zur Massenspektrometrie-Proteomik wurden dem ProteomeXchange-Konsortium über das PRIDE66-Partner-Repository mit der Datensatz-ID PXD046004 zur Verfügung gestellt. Alle anderen während dieser Studie erhaltenen Daten werden in den Zusatzinformationen, Zusatzdatendateien und Rohdatendateien dargestellt. Für diesen Artikel werden Quelldaten bereitgestellt.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 08.11.2024