โปรตีนเดลลาได้รับการอนุรักษ์สารควบคุมการเจริญเติบโตซึ่งมีบทบาทสำคัญในการพัฒนาของพืชเพื่อตอบสนองต่อสัญญาณภายในและภายนอก ในฐานะตัวควบคุมการถอดรหัส DELLA จะจับกับปัจจัยการถอดรหัส (TF) และฮิสโตน H2A ผ่านโดเมน GRAS และถูกชักนำให้ทำงานบนโปรโมเตอร์ การศึกษาเมื่อเร็วๆ นี้แสดงให้เห็นว่าเสถียรภาพของ DELLA ถูกควบคุมหลังการแปลรหัสโดยกลไกสองประการ ได้แก่ โพลียูบิควิติเนชัน ซึ่งถูกเหนี่ยวนำโดยฮอร์โมนพืชจิบเบอเรลลินซึ่งนำไปสู่การสลายตัวอย่างรวดเร็ว และการคอนจูเกชันกับตัวดัดแปลงคล้ายยูบิควิตินขนาดเล็ก (SUMO) ซึ่งจะเพิ่มการสะสมของสารเหล่านี้ นอกจากนี้ กิจกรรมของ DELLA ยังถูกควบคุมแบบไดนามิกโดยกลไกไกลโคซิเลชันสองแบบที่แตกต่างกัน: O-fucosylation ช่วยเพิ่มปฏิกิริยาระหว่าง DELLA-TF ในขณะที่ O-linked N-acetylglucosamine (O-GlcNAc) ดัดแปลงจะยับยั้งปฏิกิริยาระหว่าง DELLA-TF อย่างไรก็ตาม บทบาทของการฟอสโฟรีเลชันของ DELLA ยังไม่ชัดเจน เนื่องจากงานวิจัยก่อนหน้านี้แสดงผลลัพธ์ที่ขัดแย้งกัน โดยบางชิ้นชี้ว่าการฟอสโฟรีเลชันส่งเสริมหรือยับยั้งการย่อยสลายของ DELLA ในขณะที่บางชิ้นชี้ว่าการฟอสโฟรีเลชันไม่ส่งผลต่อเสถียรภาพของสาร ในงานวิจัยนี้ เราได้ระบุตำแหน่งฟอสโฟรีเลชันในสารยับยั้ง GA1-3 (RGA) ชื่อ AtDELLA ซึ่งสกัดบริสุทธิ์จาก Arabidopsis thaliana ด้วยแมสสเปกโตรมิเตอร์ และแสดงให้เห็นว่าการฟอสโฟรีเลชันของเปปไทด์ RGA สองชนิดในบริเวณ PolyS และ PolyS/T ช่วยเพิ่มกิจกรรมของ RGA โดยส่งเสริมการจับกับ H2A และการเชื่อมโยงของ RGA กับโปรโมเตอร์เป้าหมาย ที่น่าสังเกตคือ การฟอสโฟรีเลชันไม่มีผลต่อปฏิกิริยาระหว่าง RGA-TF หรือความเสถียรของ RGA การศึกษาของเราเผยให้เห็นกลไกระดับโมเลกุลที่การฟอสโฟรีเลชันกระตุ้นกิจกรรมของ DELLA
การวิเคราะห์มวลสารสเปกโตรเมทรีของเราเผยให้เห็นว่าทั้ง Pep1 และ Pep2 มีการฟอสโฟรีเลชันในระดับสูงใน RGA ในพื้นหลังที่มี Ga1 ขาด GA นอกจากการศึกษานี้แล้ว การศึกษาฟอสโฟโปรตีโอมิกส์ยังเผยให้เห็นการฟอสโฟรีเลชันของ Pep1 ใน RGA แม้ว่าจะยังไม่มีการศึกษาบทบาทของมัน53,54,55 ในทางตรงกันข้าม การฟอสโฟรีเลชันของ Pep2 ยังไม่เคยมีการอธิบายมาก่อน เนื่องจากเปปไทด์นี้สามารถตรวจพบได้โดยใช้ทรานส์ยีน RGAGKG เท่านั้น แม้ว่าการกลายพันธุ์ m1A ซึ่งขัดขวางการฟอสโฟรีเลชันของ Pep1 จะลดกิจกรรมของ RGA ในพืชเพียงเล็กน้อย แต่เมื่อรวมกับ m2A จะมีผลเสริมฤทธิ์กันในการลดกิจกรรมของ RGA (ภาพเสริมที่ 6) ที่สำคัญ การฟอสโฟรีเลชันของ Pep1 ลดลงอย่างมีนัยสำคัญใน sly1 กลายพันธุ์ที่ได้รับ GA เมื่อเทียบกับ ga1 ซึ่งบ่งชี้ว่า GA ส่งเสริมการดีฟอสโฟรีเลชันของ RGA ทำให้กิจกรรมของมันลดลง กลไกที่ GA ยับยั้งการฟอสโฟรีเลชันของ RGA จำเป็นต้องมีการศึกษาเพิ่มเติม ความเป็นไปได้อย่างหนึ่งคือสิ่งนี้เกิดขึ้นได้จากการควบคุมโปรตีนไคเนสที่ยังไม่ระบุชนิด แม้ว่างานวิจัยจะแสดงให้เห็นว่าการแสดงออกของโปรตีนไคเนส CK1 EL1 ถูกควบคุมโดย GA ในข้าว41 แต่ผลการวิจัยของเราบ่งชี้ว่าการกลายพันธุ์ลำดับสูงของโฮโมล็อก Arabidopsis EL1 (AEL1-4) ไม่ได้ลดการเกิดฟอสโฟรีเลชันของ RGA สอดคล้องกับผลการวิจัยของเรา การศึกษาฟอสโฟโปรตีโอมิกส์เมื่อเร็วๆ นี้โดยใช้สายพันธุ์ Arabidopsis AEL ที่มีการแสดงออกมากเกินไปและกลายพันธุ์สามสายพันธุ์ของ AEL ไม่พบโปรตีน DELLA ใดๆ ที่เป็นสารตั้งต้นของไคเนสเหล่านี้56 เมื่อเราจัดทำต้นฉบับ มีรายงานว่า GSK3 ซึ่งเป็นยีนที่เข้ารหัส GSK3/SHAGGY-like kinase ในข้าวสาลี (Triticum aestivum) สามารถฟอสโฟรีเลชันของ DELLA (Rht-B1b)57 ได้ แม้ว่า GSK3 จะยังไม่ได้รับการยืนยันการฟอสโฟรีเลชันของ Rht-B1b ในพืช ปฏิกิริยาทางเอนไซม์ในหลอดทดลองที่พบ GSK3 และการวิเคราะห์ด้วยแมสสเปกโตรมิเตอร์ พบว่ามีตำแหน่งฟอสโฟรีเลชันสามตำแหน่ง ซึ่งอยู่ระหว่างโดเมน DELLA และ GRAS ของ Rht-B1b (รูปที่ 3 เพิ่มเติม) การแทนที่เซอรีนเป็นอะลานีนที่ตำแหน่งฟอสโฟรีเลชันทั้งสามตำแหน่งส่งผลให้กิจกรรมของ Rht-B1b ลดลงในข้าวสาลีทรานสเจนิก ซึ่งสอดคล้องกับผลการศึกษาของเราที่ว่าการแทนที่อะลานีนใน Pep2 RGA ทำให้กิจกรรมของ RGA ลดลง อย่างไรก็ตาม การทดสอบการย่อยสลายโปรตีนในหลอดทดลองยังแสดงให้เห็นอีกว่าการฟอสโฟรีเลชันสามารถทำให้ Rht-B1b57 มีเสถียรภาพได้เช่นกัน ซึ่งตรงกันข้ามกับผลการศึกษาของเราที่แสดงให้เห็นว่าการแทนที่อะลานีนใน Pep2 RGA ไม่ทำให้เสถียรภาพในพืชเปลี่ยนแปลงไป GSK3 ในข้าวสาลีเป็นออร์โธล็อกของโปรตีน 2 ที่ไม่ไวต่อบราซิโนสเตียรอยด์ (BIN2) ใน Arabidopsis 57 BIN2 เป็นตัวควบคุมเชิงลบของการส่งสัญญาณ BR และ BR กระตุ้นเส้นทางการส่งสัญญาณโดยทำให้เกิดการย่อยสลาย BIN2 58 เราแสดงให้เห็นว่าการรักษาด้วย BR ไม่ลดเสถียรภาพของ RGA 59 หรือระดับการฟอสโฟรีเลชันใน Arabidopsis (ภาพเสริม 2) ซึ่งชี้ให้เห็นว่า RGA ไม่น่าจะถูกฟอสโฟรีเลชันโดย BIN2
ข้อมูลเชิงปริมาณทั้งหมดได้รับการวิเคราะห์ทางสถิติโดยใช้ Excel และหาความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญโดยใช้การทดสอบทีของนักเรียน (Student's t-test) ไม่มีการใช้วิธีการทางสถิติเพื่อกำหนดขนาดกลุ่มตัวอย่างล่วงหน้า ไม่มีการนำข้อมูลออกจากการวิเคราะห์ การทดลองนี้ไม่ได้สุ่ม และนักวิจัยทราบถึงการจัดสรรข้อมูลระหว่างการทดลองและการประเมินผลลัพธ์ ขนาดกลุ่มตัวอย่างแสดงไว้ในคำอธิบายภาพและในไฟล์ข้อมูลดิบ
เวลาโพสต์: 15 เม.ย. 2568