DELLA 단백질은 보존됩니다성장 조절제식물 발달에서 내부 및 외부 신호에 반응하여 중추적인 역할을 하는 DELLA는 전사 조절자로서 GRAS 도메인을 통해 전사 인자(TF)와 히스톤 H2A에 결합하고 프로모터에 작용하도록 유도됩니다. 최근 연구에 따르면 DELLA의 안정성은 두 가지 메커니즘에 의해 번역 후 조절됩니다. 식물 호르몬에 의해 유도되는 폴리유비퀴틴화지베렐린, 이는 빠른 분해를 유도하고, SUMO(small ubiquitin-like modifier)와의 결합은 축적을 증가시킵니다. 더욱이, DELLA 활성은 두 가지 별개의 당화 기전에 의해 동적으로 조절됩니다. O-푸코실화는 DELLA-TF 상호작용을 증가시키는 반면, O-연결된 N-아세틸글루코사민(O-GlcNAc) 변형은 DELLA-TF 상호작용을 억제합니다. 그러나 이전 연구에서는 인산화가 DELLA 분해를 촉진하거나 억제한다고 주장하는 반면, 인산화가 DELLA의 안정성에 영향을 미치지 않는다고 주장하는 등 상반된 결과가 나타났기 때문에 DELLA 인산화의 역할은 불분명합니다. 본 연구에서는 아라비돕시스 탈리아나(Arabidopsis thaliana)에서 질량 분석법으로 정제한 GA1-3 리프레서(RGA)인 AtDELLA의 인산화 부위를 확인하고, PolyS 및 PolyS/T 영역에서 두 개의 RGA 펩타이드의 인산화가 H2A 결합 및 표적 프로모터와의 RGA 결합을 촉진하여 RGA 활성을 증가시킨다는 것을 보여줍니다. 특히, 인산화는 RGA-TF 상호작용이나 RGA 안정성에 영향을 미치지 않았습니다. 본 연구는 인산화가 DELLA 활성을 유도하는 분자적 기전을 밝힙니다.
질량 분석 결과, GA 결핍 Ga1 배경에서 Pep1과 Pep2 모두 RGA에서 고도로 인산화되었음을 확인했습니다. 이 연구 외에도 인산화단백질체학 연구에서도 RGA에서 Pep1 인산화가 확인되었지만, 그 역할은 아직 연구되지 않았습니다53,54,55. 반면, Pep2 인산화는 RGAGKG 유전자를 통해서만 검출할 수 있기 때문에 이전에는 보고되지 않았습니다. Pep1 인산화를 억제하는 m1A 돌연변이는 식물체에서 RGA 활성을 약간만 감소시켰지만, m2A와 병용했을 때 RGA 활성을 감소시키는 상가적 효과를 보였습니다(보충 그림 6). 중요한 것은 GA가 증강된 sly1 돌연변이에서 ga1에 비해 Pep1 인산화가 유의미하게 감소했다는 점인데, 이는 GA가 RGA의 탈인산화를 촉진하여 활성을 감소시킨다는 것을 시사합니다. GA가 RGA 인산화를 억제하는 기전은 추가 연구가 필요합니다. 한 가지 가능성은 이것이 미확인 단백질 키나제의 조절을 통해 달성된다는 것입니다. 연구에 따르면 벼에서 CK1 단백질 키나제 EL1의 발현이 GA에 의해 하향 조절되지만,41 본 연구 결과는 아라비돕시스 EL1 동족체(AEL1-4)의 고차 돌연변이가 RGA 인산화를 감소시키지 않는다는 것을 시사합니다. 본 연구 결과와 일치하게, 아라비돕시스 AEL 과발현 계통과 ael 삼중 돌연변이체를 사용한 최근 인산화단백질체 연구에서는 이러한 키나제의 기질인 DELLA 단백질을 확인하지 못했습니다56. 본 논문을 작성할 당시, 밀(Triticum aestivum)에서 GSK3/SHAGGY 유사 키나제를 암호화하는 유전자인 GSK3가 DELLA(Rht-B1b)를 인산화할 수 있다고 보고되었지만,57 GSK3에 의한 Rht-B1b의 인산화는 식물에서 확인되지 않았습니다. GSK3 존재 하의 시험관 내 효소 반응 후 질량 분석 결과, Rht-B1b의 DELLA 도메인과 GRAS 도메인 사이에 위치한 세 개의 인산화 부위가 확인되었습니다(보충 그림 3). 세 개의 인산화 부위 모두에서 세린이 알라닌으로 치환되면 형질전환 밀에서 Rht-B1b 활성이 감소하였는데, 이는 Pep2 RGA의 알라닌 치환이 RGA 활성을 감소시킨다는 본 연구 결과와 일치합니다. 그러나 시험관 내 단백질 분해 분석 결과, 인산화가 Rht-B1b57을 안정화시킬 수 있음이 추가로 입증되었습니다. 이는 Pep2 RGA의 알라닌 치환이 식물체에서의 안정성에 영향을 미치지 않는다는 본 연구 결과와는 대조적입니다. 밀의 GSK3는 아라비도프시스의 브라시노스테로이드 불감성 단백질 2(BIN2)의 직계동족체입니다.57. BIN2는 BR 신호 전달의 음성 조절자이고, BR은 BIN2 분해를 유발하여 신호 전달 경로를 활성화합니다.58 우리는 BR 처리가 아라비도프시스에서 RGA 안정성이나59 인산화 수준을 감소시키지 않는다는 것을 보여주었습니다(보충 그림 2). 이는 RGA가 BIN2에 의해 인산화될 가능성이 낮음을 시사합니다.
모든 정량적 데이터는 Excel을 사용하여 통계적으로 분석되었으며, 유의미한 차이는 스튜던트 t-검정을 사용하여 분석했습니다. 표본 크기를 미리 결정하기 위한 통계적 방법은 사용하지 않았습니다. 분석에서 제외된 데이터는 없었습니다. 실험은 무작위 배정되지 않았으며, 연구진은 실험 및 결과 평가 과정에서 배정 방식을 인지하고 있었습니다. 표본 크기는 그림 설명과 원시 데이터 파일에 명시되어 있습니다.
게시 시간: 2025년 4월 15일