Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Biologi

Forskning klarlægger nuklear hormonreceptorfunktion i planter

Model for den mekanistiske virkning af MED25 i samarbejde med både genetiske og epigenetiske regulatorer ved regulering af jasmonat-induceret aktivering af MYC2. Kredit:IGDB

Planternes slående evne til at tilpasse deres vækst og udvikling til et miljø i konstant forandring er medieret af forskellige plantehormoner, der regulerer stort set alle aspekter af plantelivet. I de sidste 10 til 15 år, der er gjort enorme fremskridt med hensyn til at belyse naturen af ​​plantehormonreceptorer.

Et vigtigt konceptuelt fremskridt inden for hormonbiologi er opdagelsen af, at ud over konventionelle membranbundne hormonreceptorer, hovedreceptorerne for flere plantehormoner er lokaliseret i kernen og direkte forbundet med hormonreguleret gentranskription. På trods af disse fremskridt, den fysiologiske betydning og virkningsmekanisme af nukleare hormonreceptorer (NR'er) i planteriget forbliver gådefuld.

Jasmonate er et lipid-afledt plantehormon, der regulerer en bred vifte af planteimmunitet og adaptive vækstfunktioner. Sensing af jasmonat af det nuklear-lokaliserede F-box-protein CORONATINE INSENSITIVE 1 (COI1) udløser genomomfattende transkriptionsændringer, der i vid udstrækning er reguleret af master-transkriptionsfaktoren MYC2. Imidlertid, det er stadig uklart, hvordan COI1 videresender hormonspecifikke regulatoriske signaler til RNA-polymerase II (Pol II) generelle transkriptionsmaskineri og kromatin.

En ny undersøgelse ledet af LI Chuanyou fra Institute of Genetics and Developmental Biology ved det kinesiske videnskabsakademi har afsløret, at Mediator, et evolutionært konserveret multi-subunit coactivator kompleks, hvis aktivitet er essentiel for Pol II-afhængig gentranskription, forbinder direkte COI1 til Pol II og kromatin under jasmonatsignalering.

De fandt ud af, at i hvilestadiet, Mediator-underenheden MED25 bringer COI1 til MYC2-målpromotorer gennem fysisk interaktion; ved hormonfremkaldelse, MED25 letter COI1-afhængig nedbrydning af JAZ transkriptionelle repressorer, som favoriserer MYC2-rettet transkription af jasmonat-responsive gener.

Ud over, de fandt, at MED25 også fysisk og funktionelt interagerer med HISTONE ACTYLTRANSFERASE1 (HAC1), et evolutionært konserveret histonmodifikationsenzym, der selektivt regulerer histon (H) 3 lysin (K) 9 acetylering (H3K9ac) af MYC2 målpromotorer under jasmonatsignalering. I øvrigt, MED25 samarbejder med både COI1 og HAC1 om MYC2-målpromotorer.

Disse nye observationer, sammen med deres tidligere opdagelse af, at MED25 bygger bro mellem master-transkriptionsfaktoren MYC2 og Pol II til præ-initiation complex (PIC) samling under jasmonat-reguleret gentranskription (Chen et al., 2012, Plantecellen), afsløre, at MED25 fungerer som en masterkoordinator for at integrere handlingerne fra både genetiske og epigenetiske regulatorer i et samordnet transkriptionelt program.

Det signalerende paradigme, hvorved Mediator forbinder hormonreceptorer til transkriptionelt aktivt kromatin, fungerer sandsynligvis i andre plantehormoner, hvis receptorer er lokaliseret i kernen.

I øvrigt, forskerne viste, at den samlede proteindomænesammensætning af plante MED25 stort set svarer til dens dyremodstykke, som engagerer sig i en ligandafhængig interaktion med retinsyrereceptor (RAR) og flere andre NR'er.

I den sammenhæng, at animalske Mediator først blev biokemisk isoleret som et thyreoideahormon receptor-associeret protein (TRAP) kompleks, og har vist sig at være en uundværlig NR-interagerende coaktivator, denne undersøgelse afslører et scenarie, hvor planter og dyr har udviklet sig adskilt, men ikke desto mindre stort set ens, mekanismer for NR-aktivering på niveauet for transkriptionel regulering.

Dermed, denne undersøgelse lægger et vigtigt grundlag ikke kun for at undersøge Mediators virkning i andre plantehormoner, men også for at undersøge lighederne og forskellene mellem plante- og dyre-NR-systemer.