Các protein DELLA được bảo tồnchất điều hòa sinh trưởngCác protein DELLA đóng vai trò trung tâm trong sự phát triển của thực vật, 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 chọn để tác động lên các promoter. Các nghiên cứu gần đây đã chỉ ra rằng tính ổn định của DELLA được điều chỉnh sau phiên mã bởi hai cơ chế: quá trình polyubiquitination do hormone thực vật gây ra.gibberellinĐiều này dẫn đến sự phân hủy nhanh chóng của chúng và sự liên hợp với chất điều chỉnh giống ubiquitin nhỏ (SUMO), làm tăng sự tích lũy của chúng. Hơn nữa, hoạt động của DELLA được điều chỉnh một cách năng động bởi hai cơ chế glycosyl hóa khác nhau: O-fucosyl hóa tăng cường tương tác DELLA-TF, trong khi sự biến đổi O-liên kết N-acetylglucosamine (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 cho thấy kết quả mâu thuẫn, một số cho rằng phosphoryl hóa thúc đẩy hoặc ức chế sự phân hủy DELLA và một số khác cho rằng phosphoryl hóa không ảnh hưởng đến tính 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 phương pháp phổ khối lượng và cho thấy rằng phosphoryl hóa hai peptide RGA trong vùng PolyS và PolyS/T làm tăng hoạt động của RGA bằng cách thúc đẩy sự liên kết H2A và sự liên kết của RGA với các promoter mục tiêu. Đáng chú ý, phosphoryl hóa không ảnh hưởng đến tương tác RGA-TF hoặc tính ổn định của RGA. Nghiên cứu của chúng tôi hé lộ một cơ chế phân tử mà qua đó quá trình phosphoryl hóa kích hoạt hoạt động của 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 proteomic phosphoryl hóa cũng đã tiết lộ 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 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 khả năng phosphoryl hóa Pep1, chỉ làm giảm nhẹ hoạt động của RGA trong thực vật, nhưng nó có tác dụng cộng hưởng khi kết hợp với m2A trong việc giảm hoạt động của RGA (Hình bổ sung 6). Quan trọng hơn, sự phosphoryl hóa Pep1 đã giảm đáng kể trong đột biến sly1 được 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 được xác định. Mặc dù các nghiên cứu đã chỉ ra rằng sự biểu hiện của protein kinase CK1 EL1 bị điều hòa giảm bởi GA ở lúa41, kết quả của chúng tôi cho thấy các đột biến bậc cao hơn của đồng đẳng EL1 ở 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 ở Arabidopsis và đột biến ba ael đã không xác định được bất kỳ protein DELLA nào là chất nền của các kinase này56. Khi chúng tôi chuẩn bị bản thảo, người ta đã báo cáo rằng GSK3, gen mã hóa một kinase giống GSK3/SHAGGY trong lúa mì (Triticum aestivum), có thể phosphoryl hóa DELLA (Rht-B1b)57, mặc dù quá trình phosphoryl hóa Rht-B1b bởi GSK3 chưa được xác nhận trong thực vật. Các phản ứng enzym trong ống nghiệm với sự có mặt của GSK3, tiếp theo là phân tích khối phổ, đã tiết lộ ba vị trí phosphoryl hóa nằm giữa các miền DELLA và GRAS của Rht-B1b (Hình bổ sung 3). Việc thay thế serine bằng alanine tại cả ba vị trí phosphoryl hóa dẫn đến giảm hoạt tính của Rht-B1b trong lúa mì chuyển gen, phù hợp với phát hiện của chúng tôi rằng việc thay thế alanine trong Pep2 RGA làm giảm hoạt tính của RGA. Tuy nhiên, các thử nghiệm phân giải protein trong ống nghiệm đã chứng minh thêm rằng quá trình phosphoryl hóa cũng có thể ổn định Rht-B1b57. Điều này trái ngược với kết quả của chúng tôi cho thấy rằng việc thay thế alanine trong Pep2 RGA không làm thay đổi tính ổn định của nó trong thực vật. GSK3 trong lúa mì là một gen tương đồng với protein không nhạy cảm với brassinosteroid 2 (BIN2) trong Arabidopsis 57. BIN2 là một chất điều hòa âm tính của tín hiệu BR, và BR kích hoạt con đường tín hiệu của nó bằng cách gây ra sự phân giải BIN2 58. Chúng tôi đã chỉ ra rằng việc xử lý BR không làm giảm tính ổn định của RGA 59 hoặc mức độ phosphoryl hóa trong Arabidopsis (Hình bổ sung 2), cho thấy rằng RGA khó có thể bị phosphoryl hóa bởi BIN2.
Tất cả dữ liệu định lượng đều được phân tích thống kê bằng Excel, và sự khác biệt có ý nghĩa được xác định bằng phép kiểm định t của Student. Không có phương pháp thống kê nào được sử dụng để xác định trước cỡ mẫu. Không có dữ liệu nào bị loại trừ khỏi phân tích; thí nghiệm không được tiến hành ngẫu nhiên; và các nhà nghiên cứu đều biết về sự phân bổ trong suốt quá trình thí nghiệm và đánh giá kết quả. Cỡ mẫu được cung cấp trong chú thích hình và trong các tệp dữ liệu thô.
Thời gian đăng bài: 15/04/2025