Исследование раскрывает двойную роль мембранного белка в передаче этиленового сигнала у риса
Исследовательская группа под руководством профессора Чжан Цзиньсона из Института генетики и биологии развития Китайской академии наук выяснила механизм, с помощью которого мембранный белок MHZ3 взаимодействует с рецептором этилена, регулируя фосфорилирование OsCTR2 (CONSTITUTIVE TRIPLE RESPONSE2), тем самым контролируя переключение передачи этиленового сигнала у риса.
Работа опубликована в журнале Nature Communications.
Растения не могут, как животные, избегать неблагоприятных условий, перемещаясь. Вместо этого они адаптируются к меняющейся среде, динамически регулируя уровень гормонов в организме.
Этилен — классический газообразный гормон растений, способный свободно диффундировать между клетками, тканями и особями. Кратковременный всплеск этилена может повысить адаптивность растения, тогда как длительное воздействие этилена может быть вредным для роста и развития. Эти характеристики этилена указывают на то, что запуск и прекращение передачи его сигнала должны быть быстрыми процессами.
Однако понимание ранних событий в передаче этиленового сигнала остаётся ограниченным.
Команда Чжана использовала быстрый фосфо-сдвиг OsCTR2, негативного регулятора этиленовой сигнализации риса, в ответ на этилен в качестве чувствительного индикатора активации сигнала. Анализ мутанта риса mhz3, нечувствительного к этилену, показал, что MHZ3 взаимодействует с рецепторами этилена, способствуя фосфорилированию OsCTR2.
Эпистатический анализ показал, что MHZ3 и рецепторы этилена взаимозависимы в обеспечении фосфорилирования OsCTR2. MHZ3 и рецепторы этилена ко-локализуются на мембране эндоплазматического ретикулума.
В обычных условиях (воздух) MHZ3 взаимодействует как с рецепторами этилена подсемейства I, так и подсемейства II, стабилизируя связывание рецепторов этилена с OsCTR2, способствуя прикреплению OsCTR2 к мембране эндоплазматического ретикулума и тем самым поддерживая фосфорилирующую активность OsCTR2 и выключая этиленовую сигнализацию.
Обработка этиленом нарушает связывание внутри комплекса MHZ3-рецептор-OsCTR2, снижает фосфорилирование OsCTR2 и запускает последующую передачу этиленового сигнала.
Предыдущие исследования той же команды обнаружили, что MHZ3 является стабилизирующим фактором для позитивного регулятора OsEIN2 в пути передачи этиленового сигнала риса, играя позитивную регулирующую роль. Данное исследование дополнительно выявило, что MHZ3 взаимодействует с рецепторами этилена, регулируя фосфорилирование OsCTR2, тем самым участвуя в ранних событиях передачи этиленового сигнала и играя негативную регулирующую роль.
Исследование прояснило двойную роль MHZ3 в пути передачи этиленового сигнала:
- В отсутствие этилена: MHZ3 взаимодействует с рецепторами этилена, поддерживая фосфорилирование OsCTR2, что сохраняет OsCTR2 активным, а этиленовую сигнализацию — выключенной.
- В присутствии этилена: взаимодействие между MHZ3 и рецепторами ослабевает, что приводит к деактивации OsCTR2, в то время как MHZ3 перенаправляется и стабилизирует OsEIN2, поддерживая этиленовую сигнализацию активной.
Эта работа даёт важное представление о ранних событиях каскада передачи этиленового сигнала и может также предложить концептуальную парадигму, применимую к другим сигнальным путям.