Fosforilasi mengaktifkan pengatur pertumbuhan utama DELLA di Arabidopsis dengan mendorong asosiasi histon H2A dengan kromatin.

Protein DELLA adalah ahli kelestarianpengatur pertumbuhanyang memainkan peran sentral dalam mengendalikan perkembangan tanaman sebagai respons terhadap isyarat internal dan lingkungan. DELLA bertindak sebagai pengatur transkripsi dan direkrut untuk menargetkan promotor dengan mengikat faktor transkripsi (TF) dan histone H2A melalui domain GRAS-nya. Studi terbaru menunjukkan bahwa stabilitas DELLA diatur pasca-translasi melalui dua mekanisme: poliubiquitinasi yang disebabkan oleh fitohormon giberelin, yang menyebabkan degradasinya dengan cepat, dan konjugasi pengubah kecil seperti ubiquitin (SUMO) untuk meningkatkan akumulasinya. Selain itu, aktivitas DELLA diatur secara dinamis oleh dua glikosilasi yang berbeda: interaksi DELLA-TF ditingkatkan oleh O-fucosylation tetapi dihambat oleh modifikasi O-linked N-acetylglucosamine (O-GlcNAc). Namun, peran fosforilasi DELLA masih belum jelas, karena penelitian sebelumnya menunjukkan hasil yang bertentangan, mulai dari penelitian yang menunjukkan bahwa fosforilasi mendorong atau mengurangi degradasi DELLA hingga penelitian lain yang menunjukkan bahwa fosforilasi tidak mempengaruhi stabilitasnya. Di sini, kami mengidentifikasi situs fosforilasi di REPRESSORga1-3(RGA, AtDELLA) dimurnikan dari Arabidopsis thaliana dengan analisis spektrometri massa dan menunjukkan bahwa fosforilasi dua peptida RGA di daerah PolyS dan PolyS/T mendorong pengikatan H2A dan meningkatkan aktivitas RGA. Asosiasi RGA dengan promotor target. Khususnya, fosforilasi tidak mempengaruhi interaksi RGA-TF atau stabilitas RGA. Studi kami mengungkapkan mekanisme molekuler dimana fosforilasi menginduksi aktivitas DELLA.
Untuk menjelaskan peran fosforilasi dalam mengatur fungsi DELLA, penting untuk mengidentifikasi situs fosforilasi DELLA in vivo dan melakukan analisis fungsional pada tanaman. Dengan pemurnian afinitas ekstrak tumbuhan diikuti dengan analisis MS/MS, kami mengidentifikasi beberapa fosfosit dalam RGA. Dalam kondisi defisiensi GA, fosforilasi RHA meningkat, namun fosforilasi tidak mempengaruhi stabilitasnya. Yang penting, uji co-IP dan ChIP-qPCR mengungkapkan bahwa fosforilasi di wilayah PolyS/T RGA mendorong interaksinya dengan H2A dan hubungannya dengan promotor target, mengungkapkan mekanisme dimana fosforilasi menginduksi fungsi RGA.
RGA direkrut untuk menargetkan kromatin melalui interaksi subdomain LHR1 dengan TF dan kemudian berikatan dengan H2A melalui wilayah PolyS/T dan subdomain PFYRE, membentuk kompleks H2A-RGA-TF untuk menstabilkan RGA. Fosforilasi Pep 2 di wilayah PolyS/T antara domain DELLA dan domain GRAS oleh kinase yang tidak teridentifikasi meningkatkan pengikatan RGA-H2A. Protein mutan rgam2A menghapuskan fosforilasi RGA dan mengadopsi konformasi protein yang berbeda untuk mengganggu pengikatan H2A. Hal ini menyebabkan destabilisasi interaksi TF-rgam2A sementara dan disosiasi rgam2A dari kromatin target. Gambar ini hanya menggambarkan represi transkripsional yang dimediasi RGA. Pola serupa dapat dijelaskan untuk aktivasi transkripsional yang dimediasi RGA, kecuali bahwa kompleks H2A-RGA-TF akan mendorong transkripsi gen target dan defosforilasi rgam2A akan menurunkan transkripsi. Gambar dimodifikasi dari Huang dkk.21.
Semua data kuantitatif dianalisis secara statistik menggunakan Excel, dan perbedaan signifikan ditentukan dengan menggunakan uji t Student. Tidak ada metode statistik yang digunakan untuk menentukan ukuran sampel terlebih dahulu. Tidak ada data yang dikeluarkan dari analisis; percobaan ini tidak dilakukan secara acak; para peneliti tidak buta terhadap distribusi data selama percobaan dan evaluasi hasil. Ukuran sampel ditunjukkan dalam legenda gambar dan file data sumber.
Untuk informasi lebih lanjut tentang desain penelitian, lihat Abstrak Laporan Portofolio Alami yang terkait dengan artikel ini.
Data proteomik spektrometri massa telah disumbangkan ke konsorsium ProteomeXchange melalui repositori mitra PRIDE66 dengan pengidentifikasi kumpulan data PXD046004. Semua data lain yang diperoleh selama penelitian ini disajikan dalam Informasi Tambahan, File Data Tambahan, dan File Data Mentah. Sumber data disediakan untuk artikel ini.