Fosforilarea activează regulatorul principal de creștere DELLA în Arabidopsis prin promovarea asocierii histonei H2A cu cromatina.

Proteinele DELLA sunt conservate masterregulatorii de creșterecare joacă un rol central în controlul dezvoltării plantelor ca răspuns la indicii interne și de mediu. DELLA acționează ca un regulator transcripțional și este recrutat pentru a ținti promotorii prin legarea de factorii de transcripție (TF) și histona H2A prin domeniul său GRAS. Studii recente au arătat că stabilitatea DELLA este reglată post-translațional prin două mecanisme: poliubiquitinarea indusă de fitohormonul giberelina, care duce la degradarea sa rapidă, și conjugarea micilor modificatori de tip ubiquitin-like (SUMO) pentru a crește acumularea acesteia. În plus, activitatea DELLA este reglată dinamic de două glicozilări diferite: interacțiunea DELLA-TF este îmbunătățită de O-fucozilare, dar inhibată de modificarea N-acetilglucozamină (O-GlcNAc) legată de O. Cu toate acestea, rolul fosforilării DELLA rămâne neclar, deoarece studiile anterioare au arătat rezultate contradictorii, de la cele care arată că fosforilarea promovează sau reduce degradarea DELLA până la altele care arată că fosforilarea nu îi afectează stabilitatea. Aici, identificăm locurile de fosforilare în REPRESSORga1-3(RGA, AtDELLA) purificat din Arabidopsis thaliana prin analiza spectrometrică de masă și arată că fosforilarea a două peptide RGA la regiunile PolyS și PolyS/T promovează legarea H2A și activitatea RGA îmbunătățită. Asocierea RGA cu promotorii țintă. În special, fosforilarea nu afectează interacțiunile RGA-TF sau stabilitatea RGA. Studiul nostru dezvăluie mecanismul molecular prin care fosforilarea induce activitatea DELLA.
Pentru a elucida rolul fosforilării în reglarea funcției DELLA, este esențial să se identifice situsurile de fosforilare DELLA in vivo și să se efectueze analize funcționale în plante. Prin purificarea prin afinitate a extractelor de plante urmată de analiză MS/MS, am identificat mai multe fosfoziți în RGA. În condițiile deficienței de GA, fosforilarea RHA crește, dar fosforilarea nu îi afectează stabilitatea. Important, testele co-IP și ChIP-qPCR au dezvăluit că fosforilarea la regiunea PolyS/T a RGA promovează interacțiunea cu H2A și asocierea sa cu promotorii țintă, dezvăluind mecanismul prin care fosforilarea induce funcția RGA.
RGA este recrutat pentru a ținti cromatina prin interacțiunea subdomeniului LHR1 cu TF și apoi se leagă de H2A prin regiunea PolyS/T și subdomeniul PFYRE, formând complexul H2A-RGA-TF pentru a stabiliza RGA. Fosforilarea Pep 2 în regiunea PolyS/T între domeniul DELLA și domeniul GRAS de către o kinază neidentificată îmbunătățește legarea RGA-H2A. Proteina mutantă rgam2A elimină fosforilarea RGA și adoptă o conformație diferită a proteinei pentru a interfera cu legarea H2A. Acest lucru are ca rezultat destabilizarea interacțiunilor tranzitorii TF-rgam2A și disocierea rgam2A de cromatina țintă. Această figură ilustrează doar reprimarea transcripțională mediată de RGA. Un model similar ar putea fi descris pentru activarea transcripțională mediată de RGA, cu excepția faptului că complexul H2A-RGA-TF ar promova transcripția genei țintă și defosforilarea rgam2A ar scădea transcripția. Figura modificată din Huang et al.21.
Toate datele cantitative au fost analizate statistic folosind Excel, iar diferențele semnificative au fost determinate folosind testul t Student. Nu au fost utilizate metode statistice pentru a determina preliminar dimensiunea eșantionului. Nu au fost excluse date din analiză; experimentul nu a fost randomizat; cercetătorii nu au fost orbi la distribuirea datelor în timpul experimentului și la evaluarea rezultatelor. Mărimea eșantionului este indicată în legenda figurii și în fișierul de date sursă.
Pentru mai multe informații despre designul studiului, consultați rezumatul raportului Natural Portfolio asociat cu acest articol.
Datele proteomice ale spectrometriei de masă au fost contribuite la consorțiul ProteomeXchange prin intermediul depozitului partener PRIDE66 cu identificatorul setului de date PXD046004. Toate celelalte date obținute în timpul acestui studiu sunt prezentate în informații suplimentare, fișiere de date suplimentare și fișiere de date brute. Datele sursă sunt furnizate pentru acest articol.