DELLAタンパク質は保存されたマスター成長調整剤植物の発育を内部および環境からの刺激に応じて制御する中心的な役割を果たす、転写調節因子（DELLA）です。DELLAは転写調節因子として機能し、GRASドメインを介して転写因子（TF）およびヒストンH2Aに結合して標的プロモーターにリクルートされます。最近の研究では、DELLAの安定性は、植物ホルモンジベレリンによって誘導されるポリユビキチン化（これによりDELLAは急速に分解されます）と、低分子ユビキチン様修飾因子（SUMO）の結合によるDELLAの蓄積増加という2つのメカニズムによって翻訳後制御されていることが示されています。さらに、DELLAの活性は2つの異なるグリコシル化によって動的に制御されています。DELLA-TF相互作用はO-フコシル化によって促進されますが、O-結合型N-アセチルグルコサミン（O-GlcNAc）修飾によって阻害されます。しかし、DELLAのリン酸化の役割は依然として不明であり、これまでの研究では、リン酸化がDELLAの分解を促進または抑制するという結果から、リン酸化がDELLAの安定性に影響を与えないという結果まで、相反する結果が示されている。本研究では、REPRESSORにおけるリン酸化部位を同定した。ga1-3質量分析によりシロイヌナズナから精製したRGA（RGA、AtDELLA）を解析した結果、2つのRGAペプチドのPolyS領域およびPolyS/T領域におけるリン酸化がH2Aとの結合を促進し、RGA活性を増強することが示された。RGAと標的プロモーターとの関連性。注目すべきことに、リン酸化はRGA-TF相互作用やRGAの安定性に影響を与えない。本研究は、リン酸化がDELLA活性を誘導する分子メカニズムを明らかにした。
DELLA機能制御におけるリン酸化の役割を解明するには、in vivoにおけるDELLAリン酸化部位を同定し、植物における機能解析を行うことが不可欠です。植物抽出物をアフィニティー精製し、MS/MS分析を行った結果、RGAに複数のリン酸化部位が同定されました。GA欠乏条件下では、RHAのリン酸化は増加しますが、リン酸化はRGAの安定性に影響を与えません。特に、co-IPおよびChIP-qPCRアッセイにより、RGAのPolyS/T領域のリン酸化がH2Aとの相互作用および標的プロモーターとの会合を促進することが明らかになり、リン酸化がRGA機能を誘導するメカニズムが明らかになりました。
RGAは、LHR1サブドメインと転写因子（TF）との相互作用を介して標的クロマチンにリクルートされ、その後、H2AのPolyS/T領域およびPFYREサブドメインを介してH2Aに結合し、H2A-RGA-TF複合体を形成してRGAを安定化させる。DELLAドメインとGRASドメイン間のPolyS/T領域にあるPep2が、未知のキナーゼによってリン酸化されると、RGAとH2Aの結合が促進される。rgam2A変異タンパク質はRGAのリン酸化を阻害し、異なるタンパク質構造をとることでH2Aの結合を阻害する。その結果、一時的な転写因子-rgam2A相互作用が不安定化し、rgam2Aは標的クロマチンから解離する。この図は、RGAを介した転写抑制のみを示している。 RGAを介した転写活性化についても同様のパターンが説明できるが、H2A-RGA-TF複合体は標的遺伝子の転写を促進し、rgam2Aの脱リン酸化は転写を減少させるという点が異なる。図はHuang et al.21より改変。
すべての定量データはExcelを用いて統計的に分析され、有意差はStudent's t検定を用いて判定されました。サンプルサイズを事前に決定するための統計的手法は使用されていません。分析から除外されたデータはなく、実験はランダム化されておらず、研究者は実験中のデータ分布および結果の評価について盲検化されていません。サンプルサイズは図の凡例およびソースデータファイルに記載されています。
研究設計の詳細については、この記事に関連する Natural Portfolio Report Abstract を参照してください。
質量分析プロテオミクスデータは、データセット識別子PXD046004を用いて、PRIDE66パートナーリポジトリを通じてProteomeXchangeコンソーシアムに提供されました。本研究で得られたその他のデータは、補足情報、補足データファイル、および生データファイルに示されています。本論文にはソースデータが提供されています。
投稿日時: 2024年11月8日