Ang mga protina ng DELLA ay naingatanmga regulator ng paglagona gumaganap ng mahalagang papel sa pag-unlad ng halaman bilang tugon sa mga panloob at panlabas na signal. Bilang mga transcriptional regulator, ang mga DELLA ay nagbibigkis sa mga transcription factor (TF) at histone H2A sa pamamagitan ng kanilang mga GRAS domain at nirerekrut upang kumilos sa mga promoter. Ipinakita ng mga kamakailang pag-aaral na ang katatagan ng DELLA ay kinokontrol pagkatapos ng pagsasalin sa pamamagitan ng dalawang mekanismo: polyubiquitination na dulot ng hormone ng halamangiberellin, na humahantong sa kanilang mabilis na pagkasira, at conjugation sa small ubiquitin-like modifier (SUMO), na nagpapataas ng kanilang akumulasyon. Bukod dito, ang aktibidad ng DELLA ay dinamikong kinokontrol ng dalawang magkaibang mekanismo ng glycosylation: Pinahuhusay ng O-fucosylation ang interaksyon ng DELLA-TF, samantalang ang pagbabago ng O-linked N-acetylglucosamine (O-GlcNAc) ay pumipigil sa interaksyon ng DELLA-TF. Gayunpaman, hindi malinaw ang papel ng phosphorylation ng DELLA dahil ang mga nakaraang pag-aaral ay nagpakita ng magkasalungat na resulta, kung saan ang ilan ay nagmumungkahi na ang phosphorylation ay nagtataguyod o pumipigil sa pagkasira ng DELLA at ang iba ay nagmumungkahi na ang phosphorylation ay hindi nakakaapekto sa kanilang katatagan. Dito, tinutukoy namin ang mga site ng phosphorylation sa GA1-3 repressor (RGA), AtDELLA, na pinadalisay mula sa Arabidopsis thaliana sa pamamagitan ng mass spectrometry at ipinapakita na ang phosphorylation ng dalawang RGA peptide sa mga rehiyon ng PolyS at PolyS/T ay nagpapahusay sa aktibidad ng RGA sa pamamagitan ng pagtataguyod ng H2A binding at RGA association sa mga target promoter. Kapansin-pansin, ang phosphorylation ay hindi nakakaapekto sa mga interaksyon ng RGA-TF o katatagan ng RGA. Ipinapakita ng aming pag-aaral ang isang mekanismo ng molekular kung saan ang phosphorylation ay nagdudulot ng aktibidad ng DELLA.
Ipinakita ng aming mass spectrometric analysis na parehong ang Pep1 at Pep2 ay mataas ang phosphorylation sa RGA sa GA-deficient Ga1 background. Bukod sa pag-aaral na ito, ipinakita rin ng mga pag-aaral ng phosphoproteomic ang Pep1 phosphorylation sa RGA, bagama't hindi pa napag-aaralan ang papel nito53,54,55. Sa kabaligtaran, ang Pep2 phosphorylation ay hindi pa nailarawan noon dahil ang peptide na ito ay maaari lamang matukoy gamit ang RGAGKG transgene. Bagama't ang m1A mutation, na nag-aalis ng Pep1 phosphorylation, ay bahagyang nagbawas lamang sa aktibidad ng RGA sa planta, nagkaroon ito ng additive effect kapag sinamahan ng m2A sa pagbabawas ng aktibidad ng RGA (Karagdagang Larawan 6). Mahalaga, ang Pep1 phosphorylation ay makabuluhang nabawasan sa GA-enhanced sly1 mutant kumpara sa ga1, na nagmumungkahi na ang GA ay nagtataguyod ng RGA dephosphorylation, na nagbabawas sa aktibidad nito. Ang mekanismo kung saan pinipigilan ng GA ang RGA phosphorylation ay nangangailangan ng karagdagang pagsisiyasat. Ang isang posibilidad ay nakakamit ito sa pamamagitan ng regulasyon ng isang hindi nakikilalang protein kinase. Bagama't ipinakita ng mga pag-aaral na ang ekspresyon ng CK1 protein kinase EL1 ay ibinababa ng GA sa rice41, ipinapahiwatig ng aming mga resulta na ang mga higher-order mutations ng Arabidopsis EL1 homologue (AEL1-4) ay hindi nagpapababa ng RGA phosphorylation. Kasabay ng aming mga resulta, ang isang kamakailang pag-aaral ng phosphoproteomic gamit ang Arabidopsis AEL overexpressing lines at isang ael triple mutant ay hindi nakilala ang anumang DELLA protein bilang substrates ng mga kinase na ito56. Nang inihanda namin ang manuskrito, iniulat na ang GSK3, ang gene na nagko-code ng GSK3/SHAGGY-like kinase sa trigo (Triticum aestivum), ay maaaring mag-phosphorylate ng DELLA (Rht-B1b)57, bagaman ang phosphorylation ng Rht-B1b ng GSK3 ay hindi pa nakumpirma sa planta. Ang mga in vitro enzymatic reaction sa presensya ng GSK3 na sinundan ng mass spectrometry analysis ay nagpakita ng tatlong phosphorylation sites na matatagpuan sa pagitan ng DELLA at GRAS domains ng Rht-B1b (Supplementary Fig. 3). Ang mga pagpapalit ng serine sa alanine sa lahat ng tatlong phosphorylation site ay nagresulta sa pagbaba ng aktibidad ng Rht-B1b sa transgenic wheat, na naaayon sa aming mga natuklasan na ang mga pagpapalit ng alanine sa Pep2 RGA ay nagbawas sa aktibidad ng RGA. Gayunpaman, ang mga in vitro protein degradation assay ay lalong nagpakita na ang phosphorylation ay maaari ring magpatatag ng Rht-B1b57. Ito ay kabaligtaran ng aming mga resulta na nagpapakita na ang mga pagpapalit ng alanine sa Pep2 RGA ay hindi nagbabago sa katatagan nito sa planta. Ang GSK3 sa trigo ay isang ortholog ng brassinosteroid-insensitive protein 2 (BIN2) sa Arabidopsis 57. Ang BIN2 ay isang negatibong regulator ng BR signaling, at pinapagana ng BR ang signaling pathway nito sa pamamagitan ng pagdudulot ng BIN2 degradation 58. Ipinakita namin na ang paggamot ng BR ay hindi binabawasan ang katatagan ng RGA 59 o mga antas ng phosphorylation sa Arabidopsis (Karagdagang Larawan 2), na nagmumungkahi na ang RGA ay malamang na hindi ma-phosphorylate ng BIN2.
Ang lahat ng kwantitatibong datos ay sinuri gamit ang Excel sa estadistika, at ang mga makabuluhang pagkakaiba ay natukoy gamit ang Student's t-test. Walang ginamit na istatistikal na pamamaraan upang matukoy ang laki ng sample. Walang datos na ibinukod mula sa pagsusuri; ang eksperimento ay hindi randomized; at alam ng mga mananaliksik ang alokasyon noong panahon ng eksperimento at pagtatasa ng kinalabasan. Ang mga laki ng sample ay ibinibigay sa mga legend ng pigura at sa mga raw data file.
Oras ng pag-post: Abril-15, 2025