Белок bHLH11 действует как активный репрессор токсичности железа у Arabidopsis
Железо (Fe) — незаменимый микроэлемент для роста и развития растений, но его избыток токсичен. Для поддержания гомеостаза Fe растения должны чувствовать его концентрацию в среде и точно регулировать экспрессию связанных с поглощением Fe генов. Ранее было показано, что bHLH11 — негативный транскрипционный фактор, регулирующий гомеостаз Fe, но молекулярный механизм оставался неясным.
В недавнем исследовании, опубликованном в Plant Physiology, ученые из Тропического ботанического сада Сишуанбаньна (XTBG) Китайской академии наук охарактеризовали роль bHLH11 в поддержании гомеостаза Fe у Arabidopsis. Они показали, что bHLH11 действует как активный репрессор, рекрутируя белки Topless (TPL)/Tpl-related (TPRs). bHLH11 способствует гомеостазу Fe, подавляя транскрипционные факторы bHLH IVc.
Исследователи использовали систему CRISPR-Cas9 для редактирования гена bHLH11. Они получили два мутанта Arabidopsis (Arabidopsis thaliana) с потерей функции bHLH11, которые проявляли повышенную чувствительность к избытку Fe, увеличенное накопление Fe и повышенную экспрессию генов, реагирующих на дефицит Fe.
Было обнаружено, что количество белка bHLH11 снижается в условиях дефицита Fe, что может быть полезно для растений, ослабляя репрессию bHLH11 на гены, связанные с поглощением Fe. В анализах на временную экспрессию белок bHLH11 репрессировал промотор гена bHLH38. Временная индукция bHLH11 снижала количество генов bHLH Ib у растений pER8-bHLH11.
Более того, сверхэкспрессия bHLH11 снижала уровни генов bHLH Ib у мутанта Fer-Like Iron Deficiency-Induced Transcription Factor (FIT)-2 в условиях достаточного Fe. Количество генов bHLH Ib балансировалось транскрипционными факторами bHLH IVc и белком bHLH11.
Дальнейший анализ показал, что bHLH11 негативно регулирует экспрессию генов поглощения Fe IRT1 и FRO2. Он функционирует как негативный регулятор и имеет два амфифильных репрессорных мотива, оба из которых могут взаимодействовать с TPL/TPRs, что указывает на то, что bHLH11 является активным репрессором.
«Наше исследование предоставляет экспериментальное подтверждение существования сложной системы, позволяющей растениям динамически реагировать на статус Fe», — сказал Лян Ган, руководитель исследования.