研究揭示植物激素蛋白質網絡的廣泛信號整合

2021-01-10 科學網

研究揭示植物激素蛋白質網絡的廣泛信號整合

作者：

小柯機器人

發布時間：2020/7/3 9:46:17

德國環境衛生研究中心Pascal Falter-Braun研究組近日取得一項新成果。他們的研究揭示了通過植物激素蛋白質網絡進行的廣泛信號整合。這一研究成果在線發表於2020年7月1日的《自然》。

研究人員利用實驗生成了擬南芥植物激素信號網絡的系統圖，該圖由2,000多種二維蛋白質-蛋白質相互作用組成。在高度互連的網絡中，研究人員確定了信號網絡和數百個以前未知的信號觸點，這些觸點代表了潛在的串擾點。在七個激素途徑中候選物功能驗證揭示了84％的候選物相互作用中74％的受測蛋白質具有新功能，並且大多數信號蛋白在多種途徑中均具有多效性。

此外，研究人員確定了數百種小分子依賴的激素受體相互作用。與之前的研究比較表明，非典型的和非轉錄介導的受體信號傳導比迄今已知的更為普遍。

據介紹，植物激素通過發育過程協調對環境因素的響應，這是其抗逆能力和農藝產量的基礎。遺傳篩選和猜想驅動的方法已經闡明了植物激素作用的核心信號轉導途徑，並通過對選擇途徑相互作用組的研究加以擴展。但是，關於植物如何整合來自不同途徑信號的基本問題仍然存在。從遺傳上講，大多數表型似乎受幾種激素調控，但是轉錄譜分析表明激素在很大程度上引發了排它性轉錄進程。研究人員猜想蛋白質之間的相互作用在植物激素信號整合過程中發揮重要作用。

附：英文原文

Title: Extensive signal integration by the phytohormone protein network

Author: Melina Altmann, Stefan Altmann, Patricia A. Rodriguez, Benjamin Weller, Lena Elorduy Vergara, Julius Palme, Nora Marn-de la Rosa, Mayra Sauer, Marion Wenig, Jos Antonio Villacija-Aguilar, Jennifer Sales, Chung-Wen Lin, Ramakrishnan Pandiarajan, Veronika Young, Alexandra Strobel, Lisa Gross, Samy Carbonnel, Karl G. Kugler, Antoni Garcia-Molina, George W. Bassel, Claudia Falter, Klaus F. X. Mayer, Caroline Gutjahr, A. Corina Vlot, Erwin Grill, Pascal Falter-Braun

Issue&Volume: 2020-07-01

Abstract: Plant hormones coordinate responses to environmental cues with developmental programs1, and are fundamental for stress resilience and agronomic yield2. The core signalling pathways underlying the effects of phytohormones have been elucidated by genetic screens and hypothesis-driven approaches, and extended by interactome studies of select pathways3. However, fundamental questions remain about how information from different pathways is integrated. Genetically, most phenotypes seem to be regulated by several hormones, but transcriptional profiling suggests that hormones trigger largely exclusive transcriptional programs4. We hypothesized that protein–protein interactions have an important role in phytohormone signal integration. Here, we experimentally generated a systems-level map of the Arabidopsis phytohormone signalling network, consisting of more than 2,000 binary protein–protein interactions. In the highly interconnected network, we identify pathway communities and hundreds of previously unknown pathway contacts that represent potential points of crosstalk. Functional validation of candidates in seven hormone pathways reveals new functions for 74% of tested proteins in 84% of candidate interactions, and indicates that a large majority of signalling proteins function pleiotropically in several pathways. Moreover, we identify several hundred largely small-molecule-dependent interactions of hormone receptors. Comparison with previous reports suggests that noncanonical and nontranscription-mediated receptor signalling is more common than hitherto appreciated.

DOI: 10.1038/s41586-020-2460-0

Source: https://www.nature.com/articles/s41586-020-2460-0

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