SOD7/DPA4–GIF1モジュー(構成単位）は、シロイヌナズナの組織増殖と鉄の取り込みを調整する

SOD7/DPA4–GIF1モジュールは、シロイヌナズナの組織増殖と鉄の取り込みを調整する

Leiying Zheng, Huilan Wu, Anbin Wang, Yueying Zhang, Zupei Liu,Hong-Qing Ling , Xian-Jun Song & Yunhai Li

Nature Plants | Volume 9 | August 2023 | 1318–1332

(要約)

組織の成長は、内因性の遺伝的要因と外部環境信号の両方によって制御されています。しかし、植物器官の成長と栄養素供給を調整する分子メカニズムはほとんど不明のままです。我々はこれまでに、B3ドメイン転写抑制因子SOD7(NGAL2)とその最も近い相同体DPA4(NGAL3)が、シロイヌナズナの器官および種子の成長を制限するために冗長に作用することを報告しています。本研究では、SOD7が転写コアクチベーターであるGRF相互作用因子1(GIF1)と成長制御因子(GRF)との相互作用をGIF1と競合的に相互作用させることで抑制し、器官および種子の成長を制限することを報告します。さらに、GIF1が鉄の取り込みと恒常性の中心的な調節因子として機能するFER様鉄欠乏誘発転写因子(FIT)と物理的に相互作用することを明らかにしました。SOD7は、GIF1とFITの相互作用を競合的に抑制して、鉄の取り込みと反応に影響を与えることができます。sod7-2 dpa4-3変異体は、鉄の取り込みに関与する遺伝子の発現を増強し、高い鉄蓄積を示します。遺伝子解析は、GIF1がSOD7の下流で機能し、組織と種子の成長、ならびに鉄の取り込みと応答を調節することを裏付けています。したがって、私たちの発見は、SOD7 / DPA4–GIF1モジュールが成長と鉄の取り込みの主要な調節因子を標的とすることによって組織の成長と鉄の取り込みを調整するというこれまで認識されていなかったメカニズムを明確にしました。


以下は図１，６，７の説明

図1｜SOD7はin vitroおよびin vivoでGIF1と相互作用する。
a, SOD7は酵母ツーハイブリッドアッセイでGIF1と相互作用する。
示されたコンストラクト対を酵母細胞に共形質転換した。
ベイトとプリー間の相互作用は、対照培地SD-2（LeuまたはTrpを含まないSD）および選択培地SD-4（Ade、His、LeuまたはTrpを含まないSD）で試験した。
図の下の数字は酵母細胞の希釈度を表し、1:10、1:100、1:1000。
b, SOD7タンパク質の構造と酵母ツーハイブリッドアッセイに用いた断片。
c, SOD7はプルダウンアッセイでGIF1と結合する。
GST-GIFをマルトース樹脂に固定化したMBP-SOD7でプルダウンし、抗GIF1抗体で免疫ブロッティングした。
抗 GST 抗体または抗 MBP 抗体で免疫ブロッティングした。
d, SOD7 と GIF1 の相互作用は分割ルシフェラーゼ相補アッセイで検出した。
N. benthamianaの葉に、異なるプラスミドの組み合わせを含むアグロバクテリウムGV3101を48時間共浸潤し、CCDカメラで画像を決定した。
擬似カラースケールバーは発光強度の範囲を示す。
e, GIF1はin vivoでSOD7と会合する。
35S:myc-SOD7と35S:GFP-GIF1プラスミド、または35S:myc-SOD7と35S:GFPのみをN. benthamianaの葉で72時間共発現させた。
全タンパク質を抽出し GFP-Trap-Aで免疫沈降させ、抗Myc抗体と抗GFP抗体で分析した。
IP、免疫沈降；IB、免疫ブロッティング；IN、入力。
cとeの実験は独立して少なくとも2回繰り返され、同様の結果が得られた。


図6｜GIF1はFITと相互作用し、SOD7はその相互作用を競合する。
a, プルダウンアッセイでFITはGIF1と相互作用する。
MBP-FITをGSTまたはGST-GIF1とインキュベートした。
相互作用タンパク質はGSTビーズで沈殿させ、抗MBPまたは抗GIF1で検出した。
b, シロイヌナズナにおけるCo-IP解析で、FITはGIF1と相互作用した。
35S:Myc-GIF1トランスジェニック植物を-Fe条件下で生育させた根から抽出した全タンパク質をMycアガロースビーズとインキュベートし、抗FIT抗体または抗Myc抗体による沈殿をイムノブロットで検出した。
35S:Myc-SOD7植物はネガティブコントロールとして用いた。
c, BiFCアッセイにおいてFITはGIF1と相互作用する。蛍光は正の相互作用を示す。
d, Col-0、gif1、FIT/bHLH38OEおよびgif1 FIT/bHLH38OEの11日間苗をMS上で生育させた。
bHLH38OEをMS培地または-Fe培地で生育させた。種子を発芽させ、MS培地で7日間生育させた後、新しいMS培地または-Fe培地に移植し、さらに4日間生育させた。
e, SOD7 は GIF1 と FIT の相互作用を競合することがルシフェラーゼ相補アッセイによって検出された。
N. benthamianaの葉 にアグロバクテリウムGV3101を共浸潤させた。疑似カラースケールバーは、発光強度の範囲を示すために用いた。
f, eからのLUCシグナルの定量化（n = 4生物学的に独立した反復）。
1-4はそれぞれ0、1、3および6×SOD7を添加したサンプルを示す。
g, MS培地または-Fe培地で生育させた11日苗のクロロフィル含量（n = 3生物学的に独立した繰り返し）。
値は平均値±s.d.を表す。アスタリスクは有意差を示し、*P < 0.05および**P < 0.01。35S:SOD7を添加しなかったサンプル（f）またはCol-0（g）と比較した（Dunnettの多重比較検定による一元配置分散分析）。
a- cの実験は少なくとも3回繰り返し同様の結果が得られた。


図7｜ シロイヌナズナの器官成長と鉄取り込みを調整するSOD7/DPA4-GIF1モジュールの提案モデル。
SOD7は このモデルでは、SOD7はGIF1と相互作用し、異なるメンバーをリクルートすることで、器官成長と鉄応答を制御している メンバーである。
野生型では、SOD7はGIF1とGRFの相互作用を競合的に抑制することにより、器官の成長を制限する。
SOD7は同時に、GIF1とFITの相互作用を競合的に抑制することによって、鉄の取り込みを制御することができる。
しかし、SOD7-2 dpa4-3では、SOD7とDPA4の機能が失われたため、GIF1とGRF、あるいはGIF1とFITの相互作用が亢進した。 その結果、組織の成長と鉄の取り込みが促進された。

図1

図6

図7