โปรตีน DELLA มีการอนุรักษ์ไว้สารควบคุมการเจริญเติบโตโปรตีน DELLA มีบทบาทสำคัญในการพัฒนาของพืชโดยตอบสนองต่อสัญญาณภายในและภายนอก ในฐานะตัวควบคุมการถอดรหัส โปรตีน DELLA จะจับกับปัจจัยการถอดรหัส (TF) และฮิสโตน H2A ผ่านโดเมน GRAS และถูกดึงไปทำหน้าที่บนโปรโมเตอร์ การศึกษาล่าสุดแสดงให้เห็นว่าความเสถียรของ DELLA ถูกควบคุมหลังการแปลรหัสโดยกลไกสองอย่าง ได้แก่ การเติมยูบิควิตินหลายโมเลกุลที่เกิดจากฮอร์โมนพืชจิบเบอเรลลินซึ่งนำไปสู่การเสื่อมสภาพอย่างรวดเร็ว และการเชื่อมต่อกับตัวดัดแปลงคล้ายยูบิควิตินขนาดเล็ก (SUMO) ซึ่งเพิ่มการสะสมของพวกมัน นอกจากนี้ กิจกรรมของ DELLA ยังถูกควบคุมอย่างมีพลวัตโดยกลไกการไกลโคซิเลชันที่แตกต่างกันสองแบบ: การเติมฟูโคสที่ตำแหน่ง O ช่วยเพิ่มปฏิสัมพันธ์ระหว่าง DELLA กับ TF ในขณะที่การดัดแปลงด้วย N-acetylglucosamine ที่เชื่อมต่อด้วยตำแหน่ง O (O-GlcNAc) จะยับยั้งปฏิสัมพันธ์ระหว่าง DELLA กับ TF อย่างไรก็ตาม บทบาทของการฟอสโฟรีเลชันของ DELLA ยังไม่ชัดเจน เนื่องจากงานวิจัยก่อนหน้านี้แสดงผลลัพธ์ที่ขัดแย้งกัน โดยบางงานวิจัยชี้ว่าการฟอสโฟรีเลชันส่งเสริมหรือยับยั้งการเสื่อมสภาพของ DELLA และบางงานวิจัยชี้ว่าการฟอสโฟรีเลชันไม่มีผลต่อความเสถียรของพวกมัน ในงานวิจัยนี้ เราได้ระบุตำแหน่งการฟอสโฟรีเลชันในรีเพรสเซอร์ GA1-3 (RGA) ที่ชื่อ AtDELLA ซึ่งแยกได้จาก Arabidopsis thaliana โดยใช้เทคนิคแมสสเปกโทรเมตรี และแสดงให้เห็นว่าการฟอสโฟรีเลชันของเปปไทด์ RGA สองตำแหน่งในบริเวณ PolyS และ PolyS/T ช่วยเพิ่มกิจกรรมของ RGA โดยส่งเสริมการจับกับ H2A และการเชื่อมโยงของ RGA กับโปรโมเตอร์เป้าหมาย ที่สำคัญคือ การฟอสโฟรีเลชันไม่มีผลต่อปฏิกิริยาระหว่าง RGA กับ TF หรือความเสถียรของ RGA งานวิจัยของเราเผยให้เห็นกลไกทางโมเลกุลที่การฟอสโฟรีเลชันกระตุ้นกิจกรรมของ DELLA
การวิเคราะห์ด้วยสเปกโทรเมตรีมวลของเราเผยให้เห็นว่าทั้ง Pep1 และ Pep2 มีการฟอสโฟรีเลชันสูงใน RGA ในพื้นหลัง Ga1 ที่ขาด GA นอกเหนือจากการศึกษานี้ การศึกษาฟอสโฟโปรตีโอมิกส์ยังเผยให้เห็นการฟอสโฟรีเลชันของ Pep1 ใน RGA แม้ว่าบทบาทของมันยังไม่ได้รับการศึกษามาก่อนก็ตาม53,54,55 ในทางตรงกันข้าม การฟอสโฟรีเลชันของ Pep2 ยังไม่เคยมีการอธิบายมาก่อน เนื่องจากสามารถตรวจพบเปปไทด์นี้ได้โดยใช้ทรานส์ยีน RGAGKG เท่านั้น แม้ว่าการกลายพันธุ์ m1A ซึ่งทำให้การฟอสโฟรีเลชันของ Pep1 หายไป จะลดกิจกรรมของ RGA ในพืชเพียงเล็กน้อย แต่ก็มีผลเสริมกันเมื่อรวมกับ m2A ในการลดกิจกรรมของ RGA (ภาพประกอบเพิ่มเติมที่ 6) ที่สำคัญ การฟอสโฟรีเลชันของ Pep1 ลดลงอย่างมีนัยสำคัญในกลายพันธุ์ sly1 ที่ได้รับการเสริมด้วย GA เมื่อเทียบกับ ga1 ซึ่งบ่งชี้ว่า GA ส่งเสริมการดีฟอสโฟรีเลชันของ RGA ทำให้กิจกรรมของมันลดลง กลไกที่ GA ยับยั้งการฟอสโฟรีเลชันของ RGA นั้นจำเป็นต้องมีการศึกษาเพิ่มเติม ความเป็นไปได้ประการหนึ่งคือ การเปลี่ยนแปลงนี้เกิดขึ้นผ่านการควบคุมของโปรตีนไคเนสที่ไม่ทราบชนิด แม้ว่าการศึกษาจะแสดงให้เห็นว่าการแสดงออกของโปรตีนไคเนส CK1 EL1 ถูกควบคุมโดย GA ในข้าว41 แต่ผลลัพธ์ของเราบ่งชี้ว่าการกลายพันธุ์ลำดับสูงกว่าของโฮโมล็อก Arabidopsis EL1 (AEL1-4) ไม่ลดการฟอสโฟรีเลชันของ RGA สอดคล้องกับผลลัพธ์ของเรา การศึกษาฟอสโฟโปรตีโอมิกส์ล่าสุดโดยใช้สายพันธุ์ Arabidopsis AEL ที่แสดงออกมากเกินไปและตัวกลายพันธุ์สามตัว ael ไม่ได้ระบุโปรตีน DELLA ใด ๆ ว่าเป็นสารตั้งต้นของไคเนสเหล่านี้56 เมื่อเราเตรียมต้นฉบับ มีรายงานว่า GSK3 ซึ่งเป็นยีนที่เข้ารหัสไคเนสคล้าย GSK3/SHAGGY ในข้าวสาลี (Triticum aestivum) สามารถฟอสโฟรีเลต DELLA (Rht-B1b)57 ได้ แม้ว่าการฟอสโฟรีเลชันของ Rht-B1b โดย GSK3 ยังไม่ได้รับการยืนยันในพืช ปฏิกิริยาเอนไซม์ในหลอดทดลองใน présence ของ GSK3 ตามด้วยการวิเคราะห์ด้วยแมสสเปกโทรเมตรี เผยให้เห็นตำแหน่งการฟอสฟอริเลชัน 3 ตำแหน่งที่อยู่ระหว่างโดเมน DELLA และ GRAS ของ Rht-B1b (ภาพประกอบเพิ่มเติมที่ 3) การแทนที่ซีรีนด้วยอะลานีนในตำแหน่งการฟอสฟอริเลชันทั้งสามตำแหน่งส่งผลให้กิจกรรมของ Rht-B1b ลดลงในข้าวสาลีที่ดัดแปลงพันธุกรรม ซึ่งสอดคล้องกับผลการวิจัยของเราที่พบว่าการแทนที่อะลานีนใน Pep2 RGA ทำให้กิจกรรมของ RGA ลดลง อย่างไรก็ตาม การทดสอบการย่อยสลายโปรตีนในหลอดทดลองแสดงให้เห็นเพิ่มเติมว่าการฟอสฟอริเลชันยังสามารถทำให้ Rht-B1b57 มีเสถียรภาพมากขึ้น ซึ่งขัดแย้งกับผลการวิจัยของเราที่แสดงให้เห็นว่าการแทนที่อะลานีนใน Pep2 RGA ไม่เปลี่ยนแปลงเสถียรภาพของมันในพืช GSK3 ในข้าวสาลีเป็นออร์โธล็อกของโปรตีนที่ไม่ไวต่อบราสซิโนสเตียรอยด์ 2 (BIN2) ในอาราบิโดปซิส 57 BIN2 เป็นตัวควบคุมเชิงลบของการส่งสัญญาณ BR และ BR จะกระตุ้นเส้นทางการส่งสัญญาณโดยทำให้ BIN2 สลายตัว 58 เราแสดงให้เห็นว่าการรักษาด้วย BR ไม่ลดความเสถียรของ RGA 59 หรือระดับการฟอสโฟรีเลชันในอาราบิโดปซิส (ภาพประกอบเพิ่มเติม 2) ซึ่งบ่งชี้ว่า RGA ไม่น่าจะถูกฟอสโฟรีเลชันโดย BIN2
ข้อมูลเชิงปริมาณทั้งหมดได้รับการวิเคราะห์ทางสถิติโดยใช้โปรแกรม Excel และความแตกต่างที่มีนัยสำคัญทางสถิติถูกกำหนดโดยใช้การทดสอบ t ของนักเรียน (Student's t-test) ไม่ได้ใช้วิธีการทางสถิติใดๆ ในการกำหนดขนาดตัวอย่างล่วงหน้า ไม่มีการตัดข้อมูลใดๆ ออกจากการวิเคราะห์ การทดลองไม่ได้เป็นการสุ่ม และนักวิจัยทราบถึงการจัดสรรกลุ่มตัวอย่างในระหว่างการทดลองและการประเมินผลลัพธ์ ขนาดตัวอย่างมีระบุไว้ในคำอธิบายภาพและในไฟล์ข้อมูลดิบ
วันที่เผยแพร่: 15 เมษายน 2568