DELLA 단백질은 보존되어 있습니다.성장 조절제DELLA 단백질은 내부 및 외부 신호에 반응하여 식물 발달에 중심적인 역할을 합니다. 전사 조절자로서 DELLA는 GRAS 도메인을 통해 전사 인자(TF) 및 히스톤 H2A에 결합하고 프로모터에 작용하도록 유도됩니다. 최근 연구에 따르면 DELLA의 안정성은 두 가지 기전을 통해 번역 후 조절됩니다. 하나는 식물 호르몬에 의해 유도되는 폴리유비퀴틴화입니다.지베렐린DELLA는 빠른 분해를 유도하는 여러 당화 기전을 가지고 있으며, 특히 소형 유비퀴틴 유사 변형체(SUMO)와의 결합은 DELLA의 축적을 증가시킵니다. 또한, DELLA 활성은 두 가지 서로 다른 당화 기전에 의해 동적으로 조절됩니다. O-푸코실화는 DELLA-전사 인자(TF) 상호작용을 강화하는 반면, O-결합 N-아세틸글루코사민(O-GlcNAc) 변형은 DELLA-TF 상호작용을 억제합니다. 그러나 DELLA 인산화의 역할은 이전 연구들에서 상반된 결과가 나타나 불분명합니다. 일부 연구에서는 인산화가 DELLA 분해를 촉진하거나 억제한다고 주장하는 반면, 다른 연구에서는 인산화가 DELLA의 안정성에 영향을 미치지 않는다고 주장합니다. 본 연구에서는 질량 분석법을 이용하여 애기장대에서 정제한 GA1-3 억제인자(RGA)인 AtDELLA의 인산화 부위를 확인하고, PolyS 및 PolyS/T 영역에 있는 두 개의 RGA 펩타이드의 인산화가 H2A 결합 및 RGA와 표적 프로모터의 결합을 촉진함으로써 RGA 활성을 증가시킨다는 것을 보여줍니다. 주목할 만한 점은 인산화가 RGA-TF 상호작용이나 RGA 안정성에 영향을 미치지 않았다는 것입니다. 본 연구는 인산화가 DELLA 활성을 유도하는 분자 메커니즘을 밝혀냈습니다.
질량 분석 결과, GA 결핍 Ga1 배경에서 RGA의 Pep1과 Pep2 모두 고도로 인산화되어 있음을 확인했습니다. 본 연구 외에도, 인산화 단백질체 연구에서도 RGA에서 Pep1 인산화가 밝혀졌지만, 그 역할은 아직 규명되지 않았습니다.53,54,55 반면, Pep2 인산화는 RGAGKG 유전자 도입을 통해서만 검출되었기 때문에 이전에는 보고된 바 없습니다. Pep1 인산화를 억제하는 m1A 돌연변이는 식물체 내 RGA 활성을 약간만 감소시켰지만, m2A 돌연변이와 함께 사용했을 때는 RGA 활성 감소 효과가 더욱 증폭되었습니다(보충 그림 6). 중요한 것은, GA 활성이 증가된 sly1 돌연변이에서 Pep1 인산화가 ga1에 비해 현저히 감소했다는 점입니다. 이는 GA가 RGA 탈인산화를 촉진하여 활성을 감소시킨다는 것을 시사합니다. GA가 RGA 인산화를 억제하는 기전은 추가적인 연구가 필요합니다. 한 가지 가능성은 이것이 확인되지 않은 단백질 키나아제의 조절을 통해 달성된다는 것입니다. CK1 단백질 키나아제인 EL1의 발현이 벼에서 GA에 의해 하향 조절된다는 연구 결과가 있지만41, 우리의 결과는 애기장대 EL1 동족체(AEL1-4)의 고차 돌연변이가 RGA 인산화를 감소시키지 않는다는 것을 보여줍니다. 우리의 결과와 일치하게, 애기장대 AEL 과발현 계통과 ael 삼중 돌연변이를 사용한 최근의 인산화 단백질체 연구에서도 이러한 키나아제의 기질로 DELLA 단백질이 확인되지 않았습니다56. 원고를 작성할 당시, 밀(Triticum aestivum)에서 GSK3/SHAGGY 유사 키나아제를 암호화하는 유전자인 GSK3가 DELLA(Rht-B1b)를 인산화할 수 있다는 보고가 있었지만57, GSK3에 의한 Rht-B1b의 인산화는 식물체 내에서 확인되지 않았습니다. GSK3 존재 하에서 수행된 시험관 내 효소 반응 후 질량 분석을 통해 Rht-B1b의 DELLA 및 GRAS 도메인 사이에 위치한 세 개의 인산화 부위를 확인했습니다(보충 그림 3). 세 인산화 부위 모두에서 세린을 알라닌으로 치환한 결과, 형질전환 밀에서 Rht-B1b 활성이 감소했는데, 이는 Pep2 RGA의 알라닌 치환이 RGA 활성을 감소시킨다는 우리의 연구 결과와 일치합니다. 그러나 시험관 내 단백질 분해 분석 결과, 인산화는 Rht-B1b57을 안정화시킬 수도 있음을 추가적으로 보여주었습니다. 이는 Pep2 RGA의 알라닌 치환이 식물체 내에서 안정성에 영향을 미치지 않는다는 우리의 연구 결과와는 대조적입니다. 밀의 GSK3는 아라비도프시스의 브라시노스테로이드 불감성 단백질 2(BIN2)의 상동체이다57. BIN2는 BR 신호 전달의 음성 조절자이며, BR은 BIN2 분해를 유발하여 신호 전달 경로를 활성화한다58. 우리는 BR 처리가 아라비도프시스에서 RGA 안정성59 또는 인산화 수준을 감소시키지 않는다는 것을 보여주었으며(보충 그림 2), 이는 RGA가 BIN2에 의해 인산화될 가능성이 낮다는 것을 시사한다.
모든 정량적 데이터는 Excel을 사용하여 통계적으로 분석했으며, 유의미한 차이는 Student's t-검정을 통해 확인했습니다. 표본 크기를 미리 결정하기 위한 통계적 방법은 사용하지 않았습니다. 분석에서 제외된 데이터는 없었으며, 실험은 무작위 배정되지 않았고, 연구자들은 실험 및 결과 평가 과정에서 할당 결과를 알고 있었습니다. 표본 크기는 그림 설명과 원시 데이터 파일에 제공됩니다.
게시 시간: 2025년 4월 15일