Protein DELLA được bảo tồnchất điều hòa tăng trưởngđóng vai trò trung tâm trong quá trình phát triển của thực vật để đáp ứng với các tín hiệu bên trong và bên ngoài. Là các chất điều hòa phiên mã, DELLA liên kết với các yếu tố phiên mã (TF) và histone H2A thông qua các miền GRAS của chúng và được tuyển dụng để tác động lên các chất xúc tiến. Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng sự ổn định của DELLA được điều hòa sau dịch mã bởi hai cơ chế: polyubiquitin hóa do hormone thực vật gây ragibberellin, dẫn đến sự phân hủy nhanh chóng của chúng và liên hợp với chất điều chỉnh giống ubiquitin nhỏ (SUMO), làm tăng sự tích tụ của chúng. Hơn nữa, hoạt động của DELLA được điều chỉnh động bởi hai cơ chế glycosyl hóa riêng biệt: O-fucosyl hóa tăng cường tương tác DELLA-TF, trong khi sửa đổi N-acetylglucosamine liên kết O (O-GlcNAc) ức chế tương tác DELLA-TF. Tuy nhiên, vai trò của quá trình phosphoryl hóa DELLA vẫn chưa rõ ràng vì các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra những kết quả trái ngược nhau, một số cho rằng quá trình phosphoryl hóa thúc đẩy hoặc ức chế quá trình phân hủy DELLA và những nghiên cứu khác cho rằng quá trình phosphoryl hóa không ảnh hưởng đến độ ổn định của chúng. Ở đây, chúng tôi xác định các vị trí phosphoryl hóa trong chất ức chế GA1-3 (RGA), AtDELLA, được tinh chế từ Arabidopsis thaliana bằng phép đo phổ khối và chỉ ra rằng quá trình phosphoryl hóa hai peptide RGA ở vùng PolyS và PolyS/T tăng cường hoạt động của RGA bằng cách thúc đẩy liên kết H2A và liên kết RGA với các chất xúc tiến mục tiêu. Đáng chú ý là quá trình phosphoryl hóa không ảnh hưởng đến tương tác RGA-TF hoặc độ ổn định của RGA. Nghiên cứu của chúng tôi tiết lộ cơ chế phân tử mà qua đó quá trình phosphoryl hóa tạo ra hoạt động DELLA.
Phân tích khối phổ của chúng tôi cho thấy cả Pep1 và Pep2 đều được phosphoryl hóa cao trong RGA trên nền Ga1 thiếu GA. Ngoài nghiên cứu này, các nghiên cứu về phosphoproteomic cũng đã phát hiện ra sự phosphoryl hóa Pep1 trong RGA, mặc dù vai trò của nó vẫn chưa được nghiên cứu53,54,55. Ngược lại, sự phosphoryl hóa Pep2 chưa từng được mô tả trước đây vì peptide này chỉ có thể được phát hiện bằng cách sử dụng gen chuyển RGAGKG. Mặc dù đột biến m1A, làm mất sự phosphoryl hóa Pep1, chỉ làm giảm nhẹ hoạt động của RGA trong cây, nhưng nó có tác dụng cộng hợp khi kết hợp với m2A trong việc giảm hoạt động của RGA (Hình bổ sung 6). Điều quan trọng là sự phosphoryl hóa Pep1 giảm đáng kể ở đột biến sly1 tăng cường GA so với ga1, cho thấy GA thúc đẩy quá trình khử phosphoryl hóa RGA, làm giảm hoạt động của nó. Cơ chế mà GA ức chế sự phosphoryl hóa RGA cần được nghiên cứu thêm. Một khả năng là điều này đạt được thông qua việc điều hòa một protein kinase chưa xác định. Mặc dù các nghiên cứu đã chỉ ra rằng biểu hiện của protein kinase CK1 EL1 bị GA điều hòa giảm ở lúa41, kết quả của chúng tôi chỉ ra rằng các đột biến bậc cao của đồng đẳng EL1 của Arabidopsis (AEL1-4) không làm giảm quá trình phosphoryl hóa RGA. Phù hợp với kết quả của chúng tôi, một nghiên cứu phosphoproteomic gần đây sử dụng các dòng biểu hiện quá mức AEL của Arabidopsis và một đột biến ba ael không xác định được bất kỳ protein DELLA nào là chất nền của các kinase này56. Khi chúng tôi chuẩn bị bản thảo, có báo cáo rằng GSK3, gen mã hóa kinase giống GSK3/SHAGGY ở lúa mì (Triticum aestivum), có thể phosphoryl hóa DELLA (Rht-B1b)57, mặc dù quá trình phosphoryl hóa Rht-B1b bởi GSK3 vẫn chưa được xác nhận ở cây trồng. Các phản ứng enzym trong ống nghiệm khi có GSK3 tiếp theo là phân tích phổ khối đã phát hiện ra ba vị trí phosphoryl hóa nằm giữa miền DELLA và GRAS của Rht-B1b (Hình bổ sung 3). Sự thay thế serine thành alanine ở cả ba vị trí phosphoryl hóa dẫn đến giảm hoạt động Rht-B1b ở lúa mì chuyển gen, phù hợp với phát hiện của chúng tôi rằng sự thay thế alanine trong Pep2 RGA làm giảm hoạt động của RGA. Tuy nhiên, các xét nghiệm phân hủy protein trong ống nghiệm đã chứng minh thêm rằng sự phosphoryl hóa cũng có thể ổn định Rht-B1b57. Điều này trái ngược với kết quả của chúng tôi cho thấy sự thay thế alanine trong Pep2 RGA không làm thay đổi độ ổn định của nó trong cây. GSK3 ở lúa mì là một ortholog của protein 2 không nhạy cảm với brassinosteroid (BIN2) ở Arabidopsis 57. BIN2 là chất điều hòa tiêu cực của tín hiệu BR và BR kích hoạt con đường truyền tín hiệu của nó bằng cách gây ra sự thoái hóa BIN2 58. Chúng tôi đã chỉ ra rằng xử lý BR không làm giảm độ ổn định của RGA 59 hoặc mức độ phosphoryl hóa ở Arabidopsis (Hình bổ sung 2), cho thấy RGA không có khả năng bị BIN2 phosphoryl hóa.
Tất cả dữ liệu định lượng đều được phân tích thống kê bằng Excel và các khác biệt đáng kể được xác định bằng kiểm định t của Student. Không có phương pháp thống kê nào được sử dụng để xác định trước quy mô mẫu. Không có dữ liệu nào bị loại khỏi phân tích; thí nghiệm không được phân bổ ngẫu nhiên; và các nhà nghiên cứu đã biết về việc phân bổ trong quá trình thí nghiệm và đánh giá kết quả. Quy mô mẫu được cung cấp trong chú thích hình ảnh và trong các tệp dữ liệu thô.
Thời gian đăng: 15-04-2025