بروتينات ديلا محفوظةمنظمات النموتلعب هذه البروتينات دورًا محوريًا في نمو النبات استجابةً للإشارات الداخلية والخارجية. وبصفتها منظمات نسخية، ترتبط بروتينات DELLA بعوامل النسخ والهيستون H2A عبر نطاقاتها GRAS، ويتم استقطابها للعمل على المحفزات. وقد أظهرت دراسات حديثة أن استقرار بروتينات DELLA يُنظَّم بعد الترجمة بآليتين: الأولى هي عملية إضافة سلاسل متعددة من اليوبيكويتين التي يحفزها هرمون نباتي.الجبريلينمما يؤدي إلى تحللها السريع، وارتباطها بجزيء SUMO (معدل صغير شبيه باليوبيكويتين)، مما يزيد من تراكمها. علاوة على ذلك، يتم تنظيم نشاط DELLA ديناميكيًا من خلال آليتين مختلفتين للغليكوزيل: يعزز الفوكوزيل O تفاعل DELLA مع عامل النسخ، بينما يثبط تعديل O-GlcNAc (الرابط O) هذا التفاعل. مع ذلك، لا يزال دور فسفرة DELLA غير واضح، إذ أظهرت الدراسات السابقة نتائج متضاربة، حيث تشير بعضها إلى أن الفسفرة تعزز أو تثبط تحلل DELLA، بينما تشير أخرى إلى أن الفسفرة لا تؤثر على استقرارها. في هذه الدراسة، حددنا مواقع الفسفرة في مثبط GA1-3 (RGA)، AtDELLA، المستخلص من نبات رشاد أذن الفأر (Arabidopsis thaliana)، باستخدام مطياف الكتلة، وأظهرنا أن فسفرة اثنين من ببتيدات RGA في منطقتي PolyS وPolyS/T تعزز نشاط RGA عن طريق تعزيز ارتباط H2A وارتباط RGA بالمحفزات المستهدفة. والجدير بالذكر أن الفسفرة لم تؤثر على تفاعلات RGA مع عوامل النسخ أو على استقرار RGA. تكشف دراستنا عن آلية جزيئية تحفز من خلالها الفسفرة نشاط DELLA.
كشف تحليلنا باستخدام مطياف الكتلة أن كلاً من الببتيدين Pep1 وPep2 كانا مُفسفرين بدرجة عالية في RGA في خلفية Ga1 المُفتقرة إلى حمض الجبريليك (GA). بالإضافة إلى هذه الدراسة، كشفت دراسات البروتينات المُفسفرة أيضًا عن فسفرة Pep1 في RGA، على الرغم من أن دورها لم يُدرس بعد53،54،55. في المقابل، لم تُوصف فسفرة Pep2 سابقًا، إذ لم يكن من الممكن الكشف عن هذا الببتيد إلا باستخدام الجين المُعدَّل RGAGKG. على الرغم من أن طفرة m1A، التي ألغت فسفرة Pep1، قللت نشاط RGA في النبات بشكل طفيف فقط، إلا أنها كان لها تأثير تراكمي عند دمجها مع m2A في تقليل نشاط RGA (الشكل التكميلي 6). من المهم ذكره أن فسفرة Pep1 انخفضت بشكل ملحوظ في طفرة sly1 المُحسَّنة بحمض الجبريليك مقارنةً بـ ga1، مما يشير إلى أن حمض الجبريليك يُعزز إزالة فسفرة RGA، مما يقلل من نشاطه. تتطلب الآلية التي يُثبط بها حمض الجبريليك فسفرة RGA مزيدًا من البحث. أحد الاحتمالات هو أن ذلك يتحقق من خلال تنظيم كيناز بروتيني غير مُحدد. على الرغم من أن الدراسات أظهرت أن التعبير عن كيناز البروتين CK1، EL1، ينخفض بفعل حمض الجبريليك في الأرز41، تشير نتائجنا إلى أن الطفرات من الرتبة الأعلى في نظير EL1 في نبات الرشاد (AEL1-4) لا تُقلل من فسفرة RGA. وتوافقًا مع نتائجنا، لم تُحدد دراسة حديثة للبروتينات الفسفورية، باستخدام سلالات نبات الرشاد المُفرطة في التعبير عن AEL وطفرة ثلاثية ael، أي بروتينات DELLA كركائز لهذه الكينازات56. عند إعدادنا للمخطوطة، ذُكر أن GSK3، الجين الذي يُشفّر كينازًا شبيهًا بـ GSK3/SHAGGY في القمح (Triticum aestivum)، يُمكنه فسفرة DELLA (Rht-B1b)57، على الرغم من أن فسفرة Rht-B1b بواسطة GSK3 لم يتم تأكيدها في النبات. كشفت التفاعلات الإنزيمية المخبرية في وجود GSK3، متبوعةً بتحليل مطياف الكتلة، عن ثلاثة مواقع فسفرة تقع بين نطاقي DELLA وGRAS لبروتين Rht-B1b (الشكل التكميلي 3). أدى استبدال السيرين بالألانين في جميع مواقع الفسفرة الثلاثة إلى انخفاض نشاط Rht-B1b في القمح المعدل وراثيًا، وهو ما يتوافق مع نتائجنا التي تُشير إلى أن استبدال الألانين في Pep2 RGA يُقلل من نشاط RGA. مع ذلك، أظهرت فحوصات تحلل البروتين المخبرية أن الفسفرة قد تُساهم أيضًا في استقرار Rht-B1b57. وهذا يُخالف نتائجنا التي تُبين أن استبدال الألانين في Pep2 RGA لا يُغير من استقراره داخل النبات. يُعدّ GSK3 في القمح نظيرًا لبروتين BIN2 غير الحساس للبراسينوستيرويد في نبات الأرابيدوبسيس 57. يعمل BIN2 كمنظم سلبي لإشارات البراسينوستيرويد، حيث يُفعّل البراسينوستيرويد مسار الإشارات الخاص به عن طريق التسبب في تحلل BIN2 58. وقد أظهرنا أن المعالجة بالبراسينوستيرويد لا تُقلل من استقرار RGA 59 أو مستويات الفسفرة في نبات الأرابيدوبسيس (الشكل التكميلي 2)، مما يُشير إلى أنه من غير المرجح أن يتم فسفرة RGA بواسطة BIN2.
تم تحليل جميع البيانات الكمية إحصائيًا باستخدام برنامج Excel، وتم تحديد الفروق ذات الدلالة الإحصائية باستخدام اختبار t للطالب. لم تُستخدم أي أساليب إحصائية لتحديد حجم العينة مسبقًا. لم تُستبعد أي بيانات من التحليل؛ ولم تكن التجربة عشوائية؛ وكان الباحثون على دراية بتوزيع العينات أثناء التجربة وتقييم النتائج. تتوفر أحجام العينات في شرح الأشكال وفي ملفات البيانات الأولية.
تاريخ النشر: 15 أبريل 2025