Роль цинкового пальца в реакции растений на стресс
Посттрансляционная модификация — это процесс изменения белков после их первоначального биосинтеза. Она может включать ферментативное расщепление белка или присоединение сахаров, липидов или небольших химических групп. Среди прочего, эта модификация повышает стабильность белков, опосредует их взаимодействия и может использоваться для маркировки белков для транспорта или деградации.
В исследовании, опубликованном в этом месяце в Communications Biology, учёные из Университета Цукубы обнаружили, что одна из таких модификаций — сумоилирование у Arabidopsis thaliana — зависит от единственного цинкового пальцевого домена PHD в составе SUMO E3 лигазы SIZ1. Без этого домена функция белка SIZ1 нарушается, что приводит к задержке роста растений и повышенной чувствительности к стрессовым условиям, таким как низкая температура.
Сумоилирование заключается в присоединении небольших белков SUMO к белкам-мишеням, что влияет на их функцию, локализацию в клетке и время деградации. У растений эта модификация участвует в реакции на холодовой, солевой и засуховый стресс, а также во врождённом иммунитете и регуляции сигнальных путей. У A. thaliana присоединение SUMO к мишеням опосредует E3 лигаза SIZ1, которая, хотя и очень похожа на гомологичные белки у дрожжей и животных, содержит уникальный PHD цинковый пальцеподобный домен.
"Важность SIZ1 для эффективного сумоилирования в Arabidopsis хорошо известна, — объясняет ведущий автор исследования профессор Кендзи Миура. — Однако значимость PHD пальца для функции SIZ1 и, в конечном счёте, сумоилирования была менее ясна".
Чтобы изучить биологическую важность PHD пальца, исследователи экспрессировали интактный SIZ1 или SIZ1 без PHD пальца в мутанте Arabidopsis siz1. Интактный белок восстанавливал нормальный рост, тогда как растения, экспрессирующие SIZ1 без PHD пальца, продолжали демонстрировать характерные для мутанта siz1 задержку роста, чувствительность к холоду и устойчивость к засухе. Это подтвердило, что PHD палец необходим для функции SIZ1.
Исследователи также показали, что PHD, содержащий точковую мутацию, больше не узнаёт три-метилированный гистон (белок, участвующий в регуляции генов). Белок SIZ1 с этой мутацией также не смог исправить фенотип siz1.
"Основываясь на наших выводах, мы предполагаем, что PHD необходим для распознавания триметилированного гистона, — говорит соавтор работы доцент Такуя Сузаки. — Поскольку триметилированный гистон накапливается в высоких уровнях в промоторной области транскрипционного фактора, ассоциированного со стрессовым ответом, у мутанта siz1, вероятно, что PHD необходим для подавления транскрипции генов посредством SIZ1/SUMO в ответ на абиотический стресс у Arabidopsis".