Fosforylaatio aktivoi pääkasvusäätelijän DELLAn Arabidopsiksessa edistämällä histoni H2A:n assosiaatiota kromatiinin kanssa.

DELLA-proteiinit ovat säilyneet mestaritkasvunsäätelijätjoilla on keskeinen rooli kasvien kehityksen ohjauksessa sisäisten ja ympäristön vihjeiden perusteella. DELLA toimii transkription säätelijänä ja rekrytoidaan kohdepromoottoreihin sitoutumalla transkriptiotekijöihin (TF) ja histoniin H2A GRAS-domeeninsa kautta. Viimeaikaiset tutkimukset ovat osoittaneet, että DELLAn stabiliteettia säätelee translaation jälkeinen kahdella mekanismilla: fytohormonin gibberelliinin indusoima polyubikvitinaatio, joka johtaa sen nopeaan hajoamiseen, ja pienten ubikvitiinin kaltaisten modifioijien (SUMO) konjugaatio sen kertymisen lisäämiseksi. Lisäksi DELLA-aktiivisuutta säätelee dynaamisesti kaksi erilaista glykosylaatiota: DELLA-TF-vuorovaikutusta tehostaa O-fukosylaatio, mutta estää O-kytketyn N-asetyyliglukosamiinin (O-GlcNAc) modifikaatio. DELLA-fosforylaation rooli on kuitenkin edelleen epäselvä, sillä aiemmat tutkimukset ovat osoittaneet ristiriitaisia ​​tuloksia, jotka vaihtelevat niistä, jotka osoittavat, että fosforylaatio edistää tai vähentää DELLAn hajoamista muihin, jotka osoittavat, että fosforylaatio ei vaikuta sen stabiilisuuteen. Tässä tunnistamme REPRESSORin fosforylaatiokohdatga1-3(RGA, AtDELLA) puhdistettu Arabidopsis thalianasta massaspektrometrianalyysillä ja osoittavat, että kahden RGA-peptidin fosforylaatio PolyS- ja PolyS/T-alueilla edistää H2A:n sitoutumista ja tehostettua RGA-aktiivisuutta. RGA:n yhdistäminen kohdepromoottorien kanssa. Erityisesti fosforylaatio ei vaikuta RGA-TF-vuorovaikutuksiin tai RGA-stabiilisuuteen. Tutkimuksemme paljastaa molekyylimekanismin, jolla fosforylaatio indusoi DELLA-aktiivisuutta.
Fosforylaation roolin selvittämiseksi DELLA-toiminnan säätelyssä on tärkeää tunnistaa DELLA-fosforylaatiokohdat in vivo ja suorittaa toiminnallisia analyyseja kasveissa. Kasviuutteiden affiniteettipuhdistuksella, jota seurasi MS/MS-analyysi, tunnistimme useita fosfositeja RGA:ssa. GA-puutoksen olosuhteissa RHA:n fosforylaatio lisääntyy, mutta fosforylaatio ei vaikuta sen stabiilisuuteen. Tärkeää on, että co-IP- ja ChIP-qPCR-määritykset paljastivat, että fosforylaatio RGA:n PolyS/T-alueella edistää sen vuorovaikutusta H2A:n kanssa ja sen assosiaatiota kohdepromoottorien kanssa, paljastaen mekanismin, jolla fosforylaatio indusoi RGA:n toiminnan.
RGA värvätään kohdekromatiiniin LHR1-alidomeenin vuorovaikutuksen kautta TF:n kanssa ja sitoutuu sitten H2A:han sen PolyS/T-alueen ja PFYRE-alidomeenin kautta muodostaen H2A-RGA-TF-kompleksin RGA:n stabiloimiseksi. Pep 2:n fosforylaatio DELLA-domeenin ja GRAS-domeenin välisellä PolyS/T-alueella tunnistamattoman kinaasin vaikutuksesta tehostaa RGA-H2A:n sitoutumista. Rgam2A-mutanttiproteiini poistaa RGA-fosforylaation ja ottaa käyttöön erilaisen proteiinikonformaation häiritäkseen H2A:n sitoutumista. Tämä johtaa ohimenevien TF-rgam2A-vuorovaikutusten destabiloitumiseen ja rgam2A:n dissosioitumiseen kohdekromatiinista. Tämä kuva kuvaa vain RGA-välitteistä transkription repressiota. Samanlainen malli voitaisiin kuvata RGA-välitteiselle transkription aktivaatiolle, paitsi että H2A-RGA-TF-kompleksi edistäisi kohdegeenin transkriptiota ja rgam2A:n defosforylaatio vähentäisi transkriptiota. Kuvaa muutettu julkaisusta Huang et al.21.
Kaikki kvantitatiiviset tiedot analysoitiin tilastollisesti Excelillä ja merkittävät erot määritettiin Studentin t-testillä. Otoskoon alustavaan määrittämiseen ei käytetty tilastollisia menetelmiä. Mitään tietoja ei jätetty pois analyysistä; koetta ei satunnaistettu; tutkijat eivät olleet sokeita tiedon jakamiselle kokeen aikana ja tulosten arvioinnissa. Otoskoko on ilmoitettu kuvan selityksessä ja lähdetiedostossa.
Lisätietoja tutkimuksen suunnittelusta on tähän artikkeliin liittyvässä Natural Portfolio -raportin tiivistelmässä.
Massaspektrometrian proteomiikkatiedot on lisätty ProteomeXchange-konsortioon PRIDE66-kumppanitietovaraston kautta tietojoukon tunnisteella PXD046004. Kaikki muut tämän tutkimuksen aikana saadut tiedot on esitetty lisätiedoissa, lisätietotiedostoissa ja raakadatatiedostoissa. Tämän artikkelin lähdetiedot on annettu.