Điều tiết hậu giải mã những TFs kích hoạt gen nhạy cảm với nhiệt độ lạnh

 Điều tiết hậu giải mã những TFs kích hoạt gen nhạy cảm với nhiệt độ lạnh

 Nguồn: Satoshi Kidokoro, Kentaro Hayashi, Hiroki Haraguchi, Tomona Ishikawa, Fumiyuki Soma, Izumi Konoura, Satomi Toda, Junya Mizoi, Takamasa Suzuki, Kazuo Shinozaki, and Kazuko Yamaguchi-Shinozaki. 2021. Posttranslational regulation of multiple clock-related transcription factors triggers cold-inducible gene expression in Arabidopsis PNAS March 9, 2021 118 (10) e2021048118

Yếu tố phiên mã (TFs) DREB1/CBF có chức năng như những nút bật tắt chủ yếu đối với stress lạnh để cây Arabidopsis thích ứng với nhiệt độ lạnh. Stress lạnh kích thích hoạt động của gen DREB1 rất mạnh mẽ, và làm sáng tỏ cơ chế kích thích DREB1 trong phản ứng của cây đối với stress lạnh. Công trình nghiên cứu này chứng minh rằng những proteins MYB liên quan đến đồng hồ sinh học có tên là RVE4 và RVE8 nhanh chóng được vận chuyển từ tế bào chất vào trong nhân khi cây phản ứng với stress lạnh, có chức năng của một activator phiên mã trong sự thể hiện gen DREB1. Những protein MYB khác là CCA1 và LHY, ức chế sự biểu hiện gen DREB1 trong điều kiện bình thường không có stress, chúng nhanh chóng được phân giải dưới điều kiện stress lạnh, điều này cho thấy: những yếu tố ấy điều rtiết gián tiếp sự biểu hiện gen DREB1. Người ta kết luận rằng sự điều tiết có tính chất hậu giải mã ấy của những TFs liên quan đến đồng hồ sinh học đã kích hoạt sự biểu hiện gen liên quan đến lạnh.

Stress lạnh là điều kiện ngoại cảnh ảnh hưởng đến sự tăng trưởng, phát triển và năng suất cây trồng. Dưới điều kiện stress lạnh, sự biểu hiện của nhiều gen có chức năng phản ứng với stress  và chống chịu được kích hoạt trong những loài cây khác nhau, và protein DREB (dehydration-responsive element binding protein) là 1/C-repeat binding factor (DREB1/CBF) có chức năng TFs là những nút bật tắt chính để gen liên quan đến lạnh biểu hiện. Stress lạnh kích hoạt mạnh mẽ những gen DREB1. Do đó, nguòi ta xem đó rất quan trọng trong cơ chế biểu hiện gen DREB1 khi cây phản ứng với stress lạnh để làm rõ mức độ nhạy cảm, mức độ phản ứng  với stress lạnh của cây. Nghiên cứu trước đây chỉ ra rằng: các thành phần của đồng hồ sinh học (circadian clock), CIRCADIAN CLOCK-ASSOCIATED 1 (CCA1) và LATE ELONGATED HYPOCOTYL (LHY), bao gồm sự biểu hiện gen DREB1, nhưng người ta không biết rõ cơ chế diễn ra như thế nào. Người ta nhấn mạnh đến những protein MYB liên quan đến đồng hồ sinh học có tên là  REVEILLE4/LHY-CCA1-Like1 (RVE4/LCL1) và RVE8/LCL5. Chúng nhanh chóng chuyển từ tế bào chất vào nhân khi cây bị stress lạnh, có chức năng như những activatorstrực tiếp phiên mã trong thể hiện gen DREB1. Người ta thấy CCA1 và LHY ức chế sự biểu hiện của gen DREB1s trong điều kiện không có stress lạnh và nhanh chóng thoái hóa khi cây phản ứng với stress lạnh. Điều này cho thấy chúng hoạt động như những repressors phiên mã và điều tiết gián tiếp sự biểu hiện gen DREB1s liên quan đến lạnh. Kết luận: sự điều tiết hậu giải mã (posttranslational regulation) của những TFs liên quan đến đồng hồ sinh học kích hoạt sự biểu hiện của gen liên quan đến lạnh. Kết quả này làm rõ những mối quan hệ phức tạp giữa đồng hộ sinh học thực vật và cơ chế điều tiết trong biểu hiện gen chống chịu lạnh.

Xem: https://www.pnas.org/content/118/10/e2021048118