Свидетельства в пользу функциональности трансмембранных доменов предсказанных неканонических растительных фосфотрансмиттеров

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Биоинформатическими методами предсказан новый подкласс белков среди растительных фосфотрансмиттеров, участвующих в сигнальной системе многоступенчатого фосфопереноса. В отличие от канонических растворимых нуклео-цитозольных форм, найденные последовательности неканонических фосфотрансмиттеров, относящиеся к широкому ряду растительных таксонов, потенциально содержат трансмембранные домены. Это предполагает локализацию таких белков на клеточных мембранах и, следовательно, иную функцию в сигналинге, чем у канонических фосфотрансмиттеров. Мы проверили функциональность трансмембранного домена фосфотрансмиттера на примере белка растения чая Camellia sinensis. Мембранная локализация транзиентно экспрессированного рекомбинантного фосфотрансмиттера с этим доменом подтверждена методами микроскопирования и иммуноблоттинга. Таким образом, впервые получены экспериментальные свидетельства в пользу существования мембраносвязанных растительных фосфотрансмиттеров с пока неизвестными функциями. Эти данные позволяют предположить наличие неканонической мембранной ветви передачи сигнала в системе многоступенчатого фосфопереноса у растений.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

С. Н. Ломин

Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева Российской академии наук

Email: savelievaek@ya.ru
Россия, Москва

Е. М. Савельева

Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева Российской академии наук

Автор, ответственный за переписку.
Email: savelievaek@ya.ru
Россия, Москва

А. С. Еланская

Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева Российской академии наук

Email: savelievaek@ya.ru
Россия, Москва

Д. В. Архипов

Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева Российской академии наук

Email: savelievaek@ya.ru
Россия, Москва

Г. А. Романов

Институт физиологии растений им. К.А. Тимирязева Российской академии наук

Email: savelievaek@ya.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Mira-Rodado V. New Insights into Multistep-Phosphorelay (MSP)/Two-Component System (TCS) Regulation: Are Plants and Bacteria That Different? // Plants. 2019. № 8. Р. 590.
  2. Argueso C.T., Kieber J.J. Cytokinin: From autoclaved DNA to two-component signaling // Plant Cell. 2024. № 36. Р. 1429.
  3. Huo R., Liu Z., Yu X., Li Z. The Interaction Network and Signaling Specificity of Two-Component System in Arabidopsis // International Journal of Molecular Sciences. 2020. 21(14):4898. https://doi.org/10.3390/ijms21144898
  4. Arkhipov D.V., Lomin S.N., Myakushina Y.A., et al. Modeling of protein–protein interactions in cytokinin signal transduction // Int. J. Mol. Sci. 2019. 20:2096.
  5. Schaller G.E., Bishopp A., Kieber J.J. The yin-yang of hormones: cytokinin and auxin interactions in plant development // Plant Cell. 2015. 27:44.
  6. Králová M., Kubalová I., Hajný J., et al. A decoy receptor derived from alternative splicing fine-tunes cytokinin signaling in Arabidopsis // Mol Plant. 2024. 17:1850.
  7. Suzuki T., Sakurai K., Imamura A., et al. Compilation and characterization of histidine-containing phosphotransmitters implicated in His-to-Asp phosphorelay in plants: AHP signal transducers of Arabidopsis thaliana // Biosci. Biotechnol. Biochem. 2000. 64:2486.
  8. Ito Y., Kurata N. Identification and characterization of cytokinin-signalling gene families in rice // Gene. 2006. 382:57.
  9. Punwani J.A., Kieber J.J. Localization of the Arabidopsis histidine phosphotransfer proteins is independent of cytokinin // Plant Signal. Behav. 2010. 5:896.
  10. Yuan L., Liu Z., Song X., Johnson C., Yu X., Sundaresan V. The CKI1 histidine kinase specifies the female gametic precursor of the endosperm // Dev Cell. 2016. 37:34.
  11. Lomin S.N., Yonekura-Sakakibara K., Romanov G.A., Sakakibara H. Ligand-binding properties and subcellular localization of maize cytokinin receptors // J Exp Bot. 2011. 62:5149.
  12. Zhang H., Linster E., Gannon L., Leemhuis W., Rundle C.A., Theodoulou F.L., Wirtz M. Tandem fluorescent protein timers for noninvasive relative protein lifetime measurement in plants // Plant Physiol. 2019. 180:718.
  13. Karimi M., De Meyer B., Hilson P. Modular cloning in plant cells // Trends Plant Sci. 2005. 10:103.
  14. Sparkes I.A., Runions J., Kearns A., Hawes C. Rapid, transient expression of fluorescent fusion proteins in tobacco plants and generation of stably transformed plants // Nat. Protoc. 2006. 1:2019.
  15. Savelieva E.M., Lomin S.N., Romanov G.A. A modified method for quantification of cytokinin-receptor binding using isolated plant microsomes enriched with cognate transmembrane receptors // Russ. J. Plant Physiol. 2022. 69:6.
  16. Lomin S.N., Romanov G.A. A new tool for quantification of membrane protein partitioning between different cell membranes // Anal Biochem. 2020. 599:113734.
  17. Lomin S.N., Myakushina Y.A., Arkhipov D.V., Leonova O.G., Popenko V.I., Schmülling T., Romanov G.A. Studies of cytokinin receptor-phosphotransmitter interaction provide evidences for the initiation of cytokinin signalling in the endoplasmic reticulum // Funct Plant Biol. 2018. 45(2):192-202.
  18. Li K., Li H., Liang W.L., Liu J.J., Tian H.Y., Wang L.H., Wei Y.H. Identification of the AHP family reveals their critical response to cytokinin regulation during adventitious root formation in apple rootstock // Front Plant Sci. 2025. 15:1511713.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Схема передачи цитокининового сигнала, с потенциальным неканоническим мембранным ответвлением. Функциональные домены белков обозначены разноцветными боксами. ТМ – трансмембранный домен (зеленый – экспериментально подтвержденный, бирюзовый – предсказанный); Hpt – фосфотрансферный домен; остальные домены как в [3]. Short-AHP3 – короткая версия белка AHP3 (NP_001318703.1); Long-AHP3 – длинная версия белка AHP3 (NP_001330682.1); TM(CsHpt)-AHP3 – короткая версия белка AHP3 с трансмембранным доменом фосфотрансмиттера XP_028076088.1 C. sinensis; tZ – транс-зеатин; Pi – “горячий” фосфат.

Скачать (334KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Локализация белков-фосфотрансмиттеров, слитых с флуоресцентным белком eGFP, в клетках табака N. benthamiana. Short-AHP3-GFP – короткая версия белка AHP3 (NP_001318703.1); Long-AHP3-GFP – длинная версия белка AHP3 (NP_001330682.1; TM(CsHpt)-AHP3-GFP – короткая версия белка AHP3 с трансмембранным доменом фосфотрансмиттера XP_028076088.1 C. sinensis; TM(CKI1)-AHP3-GFP – короткая версия белка AHP3 (NP_001318703.1) с трансмембранным доменом гистидинкиназы CKI1 (NP_182265.1); TM-AHK3-TM-GFP – сенсорный модуль цитокининового рецептора AHK3 (NP_564276.1), фланкированный двумя трансмембранными доменами. Белой стрелкой обозначены ядра.

Скачать (975KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Иммуноблоттинг с потенциальными трансмембранными фосфотрансмиттерами. TM(CKI1)-AHP3-GFP – короткая версия белка AHP3 (NP_001318703.1) с трансмембранным доменом гистидинкиназы CKI1 (NP_182265.1); Short-AHP3-GFP – короткая версия белка AHP3 (NP_001318703.1); Long-AHP3-GFP – длинная версия белка AHP3 (NP_001330682.1; TM(CsHpt)-AHP3-GFP – короткая версия белка AHP3 с трансмембранным доменом фосфотрансмиттера XP_028076088.1 C. sinensis; Anti-GFP AB – антитела к белку GFP; Ц – фракция цитозоля; М – фракция мембран.

Скачать (108KB)
Метаданные

Примечание

Представлено академиком РАН С.Г. Георгиевой


© Российская академия наук, 2025