GmPTF19亚细胞定位和染色质免疫共沉淀载体的构建外文翻译资料

 2023-01-07 11:03:29

AtMYBL2, a protein with a single MYB domain, acts as

a negative regulator of anthocyanin biosynthesis in

Arabidopsis

Kyoko Matsui,oshimi Umemura,an Masaru Ohme-Takagi

Research Institute of Genome-based Biofactory, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST), Tsukuba 305-8562, Japan and 2 Core Research for Evolutional Science and Technology, Japan Science and Technology Agency (JST), Kawaguchi, Saitama 332-0012, Japan

摘要:在拟南芥中,MYB转录因子通过与碱性螺旋-环-螺旋( bHLH )转录因子和WD40重复蛋白形成蛋白复合物来调节类黄酮生物合成。几个R3型单MYB蛋白( R3-MYB ),如CPC和TRE,充当表皮细胞发育的负调控因子。然而,据我们所知,这种类黄酮生物合成的调节因子还没有报道。我们在此表明,R3-MYB蛋白AtMYBL2作为转录抑制物,对拟南芥花青素的生物合成有负面调节作用。在atmBl2敲除系( MYBL2 )中,DFR和TT8基因的表达增强,导致花青素的异位积累,而atmBl2或atmBl2的显性阴性嵌合阻遏物的异位表达抑制DFR和TT8的表达,并抑制花青素的生物合成。AtMYBL2的表达在不同的组织中被检测到,但在花青素积累或TT8表达的组织中没有检测到。发现AtMYBL2的最小阻遏结构域是羧基末端的六个氨基酸( TLLLFR ),TLLLFR似乎是一种新的阻遏基序,不同于ERF相关的两亲性压抑( EAR2 )主题。mybl2突变体的缺陷表型由35S : AtMYBL2补充,但被截短形式的AtmBl2增强,其中阻遏结构域已被删除。AtMYBL2直接与TT8蛋白结合,这种复合物抑制了DFR和TT8的表达。AtMYBL2的抑制活性似乎在花青素生物合成的调节中起着关键作用。

关键词: AtMYBL2,阻遏物,负调节剂,花青素,蛋白质复合物,转阻遏物。

介绍:黄酮醇、花青素和原花色素是植物的次生代谢物,统称为类黄酮( Koes等人,2005年)。这些代谢物发挥作用在各种植物功能中扮演重要角色,如色素沉着、防止紫外线和植物病原体的伤害、休眠和生育( Lepiniec等等,2006年;温克尔-雪莉,2001年)。由MYB转录因子、基本螺旋环-螺旋( bHLH )蛋白和WD40蛋白( MBW复合物)组成的蛋白质复合物调节花色苷和原花色素的生物合成基因的表达( Baudry等人,2004年;布劳恩,2005年)。

在各种植物物种中,已经证明需要MBW复合物来控制花青素的生物合成( Carey等人,2004年;拉姆齐和格洛弗,2005年)。在拟南芥中,透明光滑种皮1 (TTG1)WD40蛋白通过与R型bHLH蛋白(即光滑种皮3 )相互作用,在调节次生代谢和表皮细胞命运的各个方面发挥着核心作用( GL3 )、光甘草3 (EGL3 )和透明种皮TT8(沃克等人,1999年;张等人,2003年)。TT8调节种皮中色素的生物合成,而GL3、e GL3和TT8冗余地调节花青素的生物合成( Zhang等人,2003年)。许多MYB蛋白参与类黄酮生物合成途径的调节。AtMYB11、AtMYB12和AtMYB111冗余地调节黄酮醇的积累( Mehrtens等人,2005年;斯特拉克等人,2007年)。透明TESTA2 ( TT2 )基因在未成熟种子中特异性表达,并积极调节原花色素的积累通过与TT8 ( Baudry等人)的相互作用在种子中,2004年)。相比之下,AtMYB4对芥子酸酯的积累有很强的调节作用,芥子酸酯是早期的产物苯丙素类生物合成的步骤( Jin等人,2000年)。AtMYB32的功能丧失突变在结构上类似于AtMYB4,可能通过花粉中苯丙素生物合成的缺陷导致雄性不育( Preston等人,2004年)。两种冗余的MYB转录因子,花青素色素1(PAP1 )和PAP2的产生,是花青素生物合成相关基因的正调节因子,即查尔酮合酶( CHS )、二氢黄酮醇4 -还原酶( DFR )和无色花青素双加氧酶( LDOX) (Borevitz等人,2000年)。PAP1与GL3、EGL3相互作用和TT8,并且PAP1与GL3、EGL3或TT8的共表达激活了由DFR启动子驱动的报告基因的表达( Zhang等人,2003年)。这些结果表明PAP1和这些bHLH蛋白在植物细胞中相互作用(张等人,2003年;齐默尔曼等人,2004年)。通过应用我们的嵌合抑制基因沉默技术( CRES - T ),我们发现了嵌合PAP1抑制基因的异位表达,其中PAP1与ERF相关联。两亲性抑制( EAR )基序( 35S : PAP1SRDX )除了抑制拟南芥莲座叶中花色素苷的积累之外,还抑制了原花色素苷在种皮中的积累,得到淡黄色种子( Hiratsu等人,2003年;松井等人,2004年)。这些结果表明PAP1可能调节花青素和原花色素的生物合成( Matsui等人,2004年)。

MYB家族是拟南芥转录因子基因家族中最大的家族,其大多数成员编码植物特异性R2R3型MYB蛋白(颜回等人,2006年)。几个MYB转录因子是单一的R3型短MYB蛋白(颜回等,2006年)。拟南芥蛋白CAPRICE ( CPC )、TRIPTYCHON ( TRY )、TRE增强剂和CPC1 (ETC1 )、ETC2和ETC3是具有单一R3-MYB结构域的小蛋白,它们不包括典型的活化结构域( Simon等人,2007年;富永加等人,2007年)。在确定表皮细胞命运的过程中,它们冗余地充当负调节物,与R2R3-MYB蛋白竞争,R2R 3 - MYB蛋白充当毛状体和根非毛细胞发育的正调节物,即光秃A1 (GL1 )和狼人( WEREsch等人,2004年;Kirik等人,2004年;西蒙等人,2007年)。R3-MYB蛋白抑制特定途径的可能机制包括与R2R3-MYB竞争与bHLH蛋白的相互作用,这导致形成非活性复合物( Esch等人),2003年;富永加等人,2007年)。拟南芥ttg1突变体不仅在花青素和原花色素的生产上有缺陷,而且在表皮细胞的发育上也有缺陷。因此,TTG1可能在花青素生物合成和表皮细胞分化中起作用( Walker等人)。1999年;张等人,2003年)。事实上,一组常见的MBW蛋白复合物已经被证明可以调节色素沉着和形态发生( Zhang等人,2003年)。虽然R3-MYB蛋白被认为是毛状体发育和根非毛细胞发育的负调控因子,但据我们所知,在拟南芥中还没有发现调节花青素生物合成的MYB蛋白。据报道,矮牵牛(矮牵牛)的R3-MYB蛋白PhMYBx是CPC和TRE的直交体,抑制花青素的合成( Koes等人,2005年)。另一种R3-MYB蛋白,AtMYBL2,首次作为一种新的叶特异性MYB相关蛋白被分离出来( Kirik和Baumlein,1996年),显示它与酵母中的GL3、EGL3和TT8相互作用( Sawa,2002年;齐默尔曼等人,2004年)。这些观察表明AtMYBL2可能参与类黄酮生物合成的调节。在这篇论文中,我们证明AtMYBL2是一种转录抑制物,通过与TT8相互作用,负调控花青素的生物合成。讨论了AtMYBL2的可能功能及其生物学意义。

结果 AtMYBL2可能是花青素生物合成的调节因子

图1、AtMYBL2是花青素生物合成的负调控因子

( a )野生型植物的棕色种子(上部)和35S : AtMYBL2SRDX植物的较浅种子(下部)。

( b )原植物的种子:类似野生型种子的原植物。

( c ) 35S : ATMyb 2植物的种子。( a ) - ( c )中的条= 1毫米。

( d ) ProAtMYBL2的示意图:AtMYBL2SRDX结构(上)和AtMYBL2 T-DNA标记线(SALK_126807;低)。SRDX(黑盒),抑制域;Nos是一种nopaline合酶终止物。灰色框表示AtMYBL2的蛋白编码区域。

( e )野生型植物(左)、mybl2植物(中)和35S : AtMYBL2SRDX植物(右)的第四个莲座叶的背面。

( f–j )一种野生型( f )的两周生莲座叶,一种35S : AtMYBL2SRDX ( g ),一种前ProAtMYBL2 : AtMYBL2SRDX ( h ),一种35S : AtMYBL2 ( i )和一种生长在含有6 %蔗糖的MS平板持续5天。

( k )周大野生型的花序茎(左)和积累花青素的mybl2植物(右)。( e ) - ( j )中的条= 2mm;( k) = 5毫米。

( l )周大野生型( WT ),35S : AtMYBL2SRDX,原TmBl2 : ATMyb2SrDx,35S:AtMYBL2和MYBL2植物莲座叶中花青素的相对水平在含有6 %蔗糖的MS平板上生长5天。

( m )通过RT-PCR确定的DFR、CHS和LDOX基因在MS平板上生长的2周大WT (黑条)、35S : AtMYBL2SRDX、ProAtMYBL2 : AtMYBL2SRDX (橙色条)、35S : AtMYBL2 (灰色条)和MYBL2 (紫色条)植物的莲座叶中的相对表达水平。重量控制值被设置为1。平均值是从至少三个独立样本的结果中计算出来的。误差条表示标准偏差。

图2、AtMYBL2在各种组织中表达,但不在种子或毛状体。

( a )通过RT-PCR分析内源性AtMYBL2的表达。总RNA从根、幼苗、莲座叶、花序茎中分离得到野生型植物的茎、花和角果。微管蛋白的mRNA(浴盆)被用作内部控制。

( b )一株前TMyb 2 : GUS植物的4天大的幼苗显示出积累花青苷在下胚轴上部和基部的含量子叶(上面板),以及GUS染色后的相同幼苗活动(下面板)。GUS特异性染色模式与花青素积累。

( c )一种12天大的前TMyb 2 : GUS植物的GUS特异性染色模式( GUS特异性染色在叶子的大部分是明显的,但是在叶柄和主脉)和( d )一朵4周大的原球茎花2:GUS植物( GUS特异性染色在萼片、花梗、上部雌蕊)。

( e )与( c )中相同植物的毛状体,显示不存在GUS特异性染色。

( f )一种4周大的原生植物的未成熟角果2:GUS植物(左)和放大镜-中间区域的变型,包括未成熟的种子(右)。

( g )对8周大的前TMyb 2 : GUS的成熟角果进行GUS特异性染色植物。成熟的种子没有染色。

( b )和( d )中的棒= 1毫米,以及( c )、( f )和( g )中的棒= 2毫米插入的放大照片= 200 lm。

我们以前报道过,来自花青素调节因子PAP1 ( 35S : PAP1SRDX )的嵌合阻遏物的表达抑制了种子中单宁的沉积,导致种子颜色变浅( Matsui等人,2004年)。为了研究atmBl2是否参与类黄酮生物合成的调节,我们表达了嵌合atmBl2阻遏物( 35S : AtMYBL2SRDX ),并检测了最终转基因拟南芥的种子颜色。46个35S的T2转基因系中有20个: AtMYBL2SRDX植物有淡黄色种子(数据未显示)。AtMYBL2 ( 35S : AtMYBL2 )的异位表达也导致黄色种子,颜色与35S : AtMYBL2SRDX植物相似(图1c )。相比之下,AtMYBL2 T - DNA标记的线( SALK_126807,MYBL2 )的种子与野生型的种子相似(数据未显示)。这条标记线包括AtMYBL2基因3 -未翻译( UTR )区域的T-DNA (图1d ),我们确认了AtMYBL2转录本的缺失(见图5a )。我们的观察表明atmBl2可能参与类黄酮生物合成,atmBl2是一种可能的阻遏物,因为atmBl2的异位表达和嵌合阻遏物的表达导致了相似的表型。为了研究AtMYBL2在花青素生物合成调节中的功能参与,我们用6 %蔗糖处理植物5天。在这种胁迫条件下,野生型植物在玫瑰花结中积累花色苷作为紫色色素(图1e,f ),而35S : AtMYBL2和35S : AtMYBL2SRDX植物在胁迫条件下没有积累花色苷(图1e,g,I;松井等人,2004年)。相比之下,mybl2植物在无胁迫条件下在茎中积累花青素,这种积累随着衰老和蔗糖胁迫而增强(图1e,j,k )。定量分析表明,在胁迫条件下,野生型和我的bl2植物在莲座丛中积累了高水平的花青素,而在35S:AtMYBL2SRDX和35S:AtMYBL2植物中没有这种积累(图1l )。此外,在35S : AtMYBL2和35S : AtMYBL2SRDX植物中,两种花青素生物合成基因,即DFR和LDOX的表达明显受到抑制,即使在无胁迫条件下,这些基因在我的BL2植物中的表达也得到增强(图1m )。RT-PCR分析显示AtMYBL2在不同组织中表达,包括根、苗、莲座叶、茎、花和角果(图2a )。使用前tMYBL2:GUS报告基因对AtMYBL2基因进行启动子分析,发现子叶中没有花青素积累的部分具有启动子活性(图2b )。在成年植物中,启动子活性在莲座状叶、萼片和角

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