MHZ9 модулирует этиленовую сигнализацию на трансляционном уровне в рисе

Этилен — универсальный газообразный фитогормон, играющий важную роль в росте, развитии и адаптации риса к окружающей среде. Трансляционный контроль позволяет мРНК транслироваться избирательно, в ответ на сигналы и быстро.

Предыдущие исследования на Arabidopsis показали, что этилен может индуцировать EIN2-опосредованное специфическое трансляционное подавление мРНК EBF1/2 для активации нижестоящей сигнализации. Однако оставалось неизвестным, участвуют ли в этом процессе какие-либо РНК-связывающие белки.

Исследовательская группа под руководством профессора Чжан Цзиньсона из Института генетики и биологии развития Китайской академии наук изучила механизм трансляционной регуляции в этиленовой сигнализации риса. Они разработали эффективную систему скрининга и идентифицировали серию мутантов риса mao huzi (mhz), что по-китайски означает «кошачьи усы», описывая редкие придаточные корни у мутантов по ответу на этилен. Работа под названием «Трансляционный регулятор MHZ9 модулирует этиленовую сигнализацию в рисе» опубликована в журнале Nature Communications 4 августа.

Анализируя мутант риса по ответу на этилен, mhz9, они идентифицировали белок с GYF-доменом (глицин-тирозин-фенилаланин), MHZ9, который позитивно регулирует этиленовую сигнализацию на трансляционном уровне в рисе.

Они обнаружили, что MHZ9 локализуется в РНК-обрабатывающих тельцах (P-тельцах). Биохимические исследования показали, что C- и N-концы MHZ9 играют разные роли. C-конец MHZ9 содержит глутамин-богатый сегмент, который опосредует взаимодействие между MHZ9 и OsEIN2-C, а также достаточен и необходим для локализации MHZ9 в P-тельцах. N-конец MHZ9 содержит предсказанный домен для сплайсинга/модификации РНК и напрямую связывается с мРНК OsEBF1/2 и многих других генов.

С помощью нескольких биохимических методов было установлено, что MHZ9 нацеливается на мРНК OsEBF1/2 для ингибирования трансляции при обработке этиленом. Подавление трансляции OsEBF снижает опосредованную OsEBF деградацию транскрипционного фактора OsEIL1, что позволяет OsEIL1 накапливаться для дальнейшей активации нижестоящих событий этиленовой сигнализации.

Затем был проведен рибо-секвенистый анализ (ribo-seq) для изучения роли MHZ9 в трансляционной регуляции на уровне всего генома во время ответа на этилен. Анализ ribo-seq показал, что 1956 генов значительно и дифференциально регулируются на уровне эффективности трансляции (TE) в ответ на этилен. MHZ9 опосредует трансляционный ответ 1788 (~91%) генов с измененной TE, индуцированных этиленом, прямо или косвенно.

Также были отмечены множественные фенотипические изменения у мутанта mhz9 в полевых условиях, включая карликовость, уменьшение числа побегов, их раскидистость и уменьшение размера зерна, что предполагает наличие у MHZ9 других функций в контроле агрономических признаков риса.

Это исследование идентифицирует главный регулятор, MHZ9, для трансляционного контроля во время ответа на этилен в рисе. Опосредованная MHZ9 трансляционная регуляция может способствовать улучшению агрономических признаков и адаптации сельскохозяйственных культур к неблагоприятным условиям.