リン酸化は主要な成長調節因子であるDELLAを活性化し、シロイヌナズナにおけるヒストンH2Aのクロマチンへの結合を促進する。

DELLAタンパク質は保存されている成長調節剤植物の発生において、内部および外部シグナルに応答して中心的な役割を果たすDELLAタンパク質。転写調節因子として、DELLAタンパク質は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、プロモーターに作用するようにリクルートされる。最近の研究では、DELLAタンパク質の安定性は、植物ホルモンによって誘導されるポリユビキチン化という2つのメカニズムによって翻訳後的に調節されることが示されている。ジベレリンそれらは急速に分解され、小さなユビキチン様修飾因子（SUMO）との結合により蓄積が増加します。さらに、DELLA活性は2つの異なるグリコシル化メカニズムによって動的に制御されます。O-フコシル化はDELLA-TF相互作用を強化しますが、O結合N-アセチルグルコサミン（O-GlcNAc）修飾はDELLA-TF相互作用を阻害します。しかし、DELLAリン酸化の役割は不明です。これまでの研究では、リン酸化がDELLA分解を促進または抑制すると示唆するものと、リン酸化が安定性に影響しないと示唆するものがあり、矛盾する結果が示されています。ここでは、質量分析法によってシロイヌナズナから精製されたGA1-3リプレッサー（RGA）、AtDELLAのリン酸化部位を特定し、PolySおよびPolyS/T領域の2つのRGAペプチドのリン酸化がH2A結合およびRGAと標的プロモーターとの結合を促進することによりRGA活性を高めることを示します。特筆すべきは、リン酸化はRGA-TF相互作用やRGAの安定性に影響を与えなかったことである。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。
質量分析の結果、GA欠損Ga1背景のRG​​AではPep1とPep2の両方が高度にリン酸化されていることが明らかになった。本研究に加え、リン酸化プロテオミクス研究でもRGAにおけるPep1のリン酸化が明らかになっているが、その役割はまだ研究されていない53,54,55。一方、Pep2のリン酸化はRGAGKGトランスジーンを用いた場合のみ検出できたため、これまで報告されていない。Pep1のリン酸化を消失させるm1A変異は、植物体内でのRGA活性をわずかに低下させるだけであったが、m2Aと組み合わせるとRGA活性の低下に相加効果を示した（補足図6）。重要なことに、GA増強sly1変異体ではga1と比較してPep1のリン酸化が有意に低下しており、GAがRGAの脱リン酸化を促進して活性を低下させることを示唆している。GAがRGAのリン酸化を抑制するメカニズムについては、さらなる研究が必要である。一つの可能​​性として、これは未同定のタンパク質キナーゼの調節によって達成されるということが考えられます。研究により、CK1タンパク質キナーゼEL1の発現はイネではGAによって下方制御されることが示されていますが41、我々の結果は、シロイヌナズナEL1ホモログ（AEL1-4）の高次変異がRGAリン酸化を減少させないことを示唆しています。我々の結果と一致して、シロイヌナズナAEL過剰発現系統とael三重変異体を用いた最近のリン酸化プロテオミクス研究では、これらのキナーゼの基質としてDELLAタンパク質は同定されませんでした56。原稿を準備していた時点では、コムギ（Triticum aestivum）のGSK3/SHAGGY様キナーゼをコードする遺伝子であるGSK3がDELLA（Rht-B1b）をリン酸化できることが報告されていましたが57、GSK3によるRht-B1bのリン酸化は植物体内では確認されていません。 GSK3存在下でのin vitro酵素反応とそれに続く質量分析により、Rht-B1bのDELLAドメインとGRASドメインの間に3つのリン酸化部位が存在することが明らかになった（補足図3）。3つのリン酸化部位すべてでセリンをアラニンに置換すると、形質転換コムギのRht-B1b活性が低下した。これは、Pep2 RGAのアラニン置換によってRGA活性が低下するという我々の知見と一致する。しかし、in vitroタンパク質分解アッセイでは、リン酸化によってRht-B1b57が安定化されることも示された。これは、Pep2 RGAのアラニン置換が植物体内での安定性を変化させないという我々の結果とは対照的である。コムギのGSK3は、シロイヌナズナのブラシノステロイド不感受性タンパク質2（BIN2）のオルソログである57。BIN2はBRシグナル伝達の負の調節因子であり、BRはBIN2の分解を引き起こすことでシグナル伝達経路を活性化する58。我々は、BR処理がシロイヌナズナのRGAの安定性59やリン酸化レベルを低下させないことを示した（補足図2）。これは、RGAがBIN2によってリン酸化される可能性が低いことを示唆している。
すべての定量的データはExcelを用いて統計的に分析され、有意差はスチューデントのt検定を用いて判定された。サンプルサイズを事前に決定するための統計的手法は用いられていない。分析から除外されたデータはなく、実験は無作為化されておらず、研究者は実験中および結果評価中に割り付けを認識していた。サンプルサイズは図の説明文および生データファイルに記載されている。