DELLA-proteiner är konserverade masterproteiner.tillväxtregulatorersom spelar en central roll i att kontrollera växtutveckling som svar på interna och miljömässiga signaler. DELLA fungerar som en transkriptionsregulator och rekryteras till målpromotorer genom att binda till transkriptionsfaktorer (TF) och histon H2A genom sin GRAS-domän. Nyligen genomförda studier har visat att DELLA-stabilitet regleras posttranslationellt genom två mekanismer: polyubiquitinering inducerad av fytohormonet gibberellin, vilket leder till dess snabba nedbrytning, och konjugering av små ubiquitinliknande modifierare (SUMO) för att öka dess ackumulering. Dessutom regleras DELLA-aktivitet dynamiskt av två olika glykosyleringar: DELLA-TF-interaktionen förstärks av O-fukosylering men hämmas av O-länkad N-acetylglukosamin (O-GlcNAc)-modifiering. Emellertid är rollen för DELLA-fosforylering fortfarande oklar, eftersom tidigare studier har visat motstridiga resultat, allt från de som visar att fosforylering främjar eller minskar DELLA-nedbrytning till andra som visar att fosforylering inte påverkar dess stabilitet. Här identifierar vi fosforyleringsställen i REPRESSORga1-3(RGA, AtDELLA) renade från Arabidopsis thaliana genom masspektrometrianalys och visar att fosforylering av två RGA-peptider vid PolyS- och PolyS/T-regionerna främjar H2A-bindning och förbättrad RGA-aktivitet. Association av RGA med målpromotorer. Det är värt att notera att fosforylering inte påverkar RGA-TF-interaktioner eller RGA-stabilitet. Vår studie avslöjar den molekylära mekanismen genom vilken fosforylering inducerar DELLA-aktivitet.
För att belysa fosforyleringens roll i regleringen av DELLA-funktionen är det avgörande att identifiera DELLA-fosforyleringsställen in vivo och utföra funktionella analyser i växter. Genom affinitetsrening av växtextrakt följt av MS/MS-analys identifierade vi flera fosfositer i RGA. Under förhållanden med GA-brist ökar RHA-fosforyleringen, men fosforyleringen påverkar inte dess stabilitet. Viktigt är att co-IP- och ChIP-qPCR-analyser visade att fosforylering vid PolyS/T-regionen av RGA främjar dess interaktion med H2A och dess association med målpromotorer, vilket avslöjar mekanismen genom vilken fosforylering inducerar RGA-funktion.
RGA rekryteras till målkromatin genom interaktionen mellan LHR1-subdomänen och TF och binder sedan till H2A genom dess PolyS/T-region och PFYRE-subdomän, vilket bildar H2A-RGA-TF-komplexet för att stabilisera RGA. Fosforylering av Pep 2 i PolyS/T-regionen mellan DELLA-domänen och GRAS-domänen av ett oidentifierat kinas förstärker RGA-H2A-bindning. Det muterade proteinet rgam2A avskaffar RGA-fosforylering och antar en annan proteinkonformation för att störa H2A-bindning. Detta resulterar i destabilisering av övergående TF-rgam2A-interaktioner och dissociation av rgam2A från målkromatin. Denna figur visar endast RGA-medierad transkriptionell repression. Ett liknande mönster kan beskrivas för RGA-medierad transkriptionell aktivering, förutom att H2A-RGA-TF-komplexet skulle främja målgentranskription och defosforylering av rgam2A skulle minska transkriptionen. Figur modifierad från Huang et al.21.
Alla kvantitativa data analyserades statistiskt med hjälp av Excel, och signifikanta skillnader fastställdes med Students t-test. Inga statistiska metoder användes för att preliminärt bestämma urvalsstorleken. Inga data exkluderades från analysen; experimentet randomiserades inte; forskarna var inte blinda för datafördelningen under experimentet och utvärderingen av resultaten. Urvalsstorleken anges i figurförklaringen och källdatafilen.
För mer information om studiedesignen, se Natural Portfolio Report Abstract som är kopplat till den här artikeln.
Masspektrometriproteomikdata har bidragit till ProteomeXchange-konsortiet genom PRIDE66-partnerförrådet med dataset-ID PXD046004. Alla andra data som erhållits under denna studie presenteras i kompletterande information, kompletterande datafiler och rådatafiler. Källdata tillhandahålls för denna artikel.
Publiceringstid: 8 november 2024