Как белки IMA участвуют в поддержании гомеостаза меди в растениях

Медь (Cu) критически важна для роста и развития растений, урожайности и качества пищи. Поддержание гомеостаза Cu требует точного контроля её поглощения и транспорта в разных тканях и органах. IRON MAN (IMA) — это семейство небольших пептидов, способных связывать как ионы железа (Fe), так и ионы меди (Cu).

Ранее было показано, что IMA опосредуют гомеостаз Fe у Arabidopsis thaliana, но их роль в гомеостазе Cu оставалась неясной.

В исследовании, опубликованном в New Phytologist, учёные из Тропического ботанического сада Сишуанбаньна (XTBG) Китайской академии наук показали, что IMA взаимодействуют с транскрипционным фактором CITF1 (Cu-DEFICIENCY INDUCED TRANSCRIPTION FACTOR1) для поддержания гомеостаза Cu.

Ключевые результаты:

• Экспрессия генов IMA подавляется при дефиците Cu.
• Одновременное нарушение работы всех генов IMA привело к повышенной толерантности к дефициту Cu и увеличению количества транскриптов генов поглощения Cu. Напротив, сверхэкспрессия IMA1 или IMA3 дала противоположный эффект.
• Белки IMA физически взаимодействуют с фактором CITF1 — позитивным регулятором генов поглощения Cu.
• IMA не только мешают связыванию CITF1 с ДНК, но и подавляют его транскрипционную активирующую активность, что приводит к снижению экспрессии генов поглощения Cu.

Предлагаемый механизм:

• При достатке Cu белки IMA блокируют связывание CITF1 с промоторами генов поглощения Cu и препятствуют их активации.
• При дефиците Cu экспрессия IMA подавляется, что позволяет CITF1 активировать гены поглощения меди.

Вывод: IMA физически взаимодействуют с CITF1 и негативно регулируют ответ на дефицит Cu, подавляя связывание с ДНК и транскрипционную активацию.

«Это исследование указывает, что IMA являются новым компонентом сигнального пути ответа на дефицит меди. Оно предоставляет экспериментальное подтверждение существования сложной системы, позволяющей растениям динамически реагировать на статус меди», — заявил Лян Ган из XTBG.