זרחון מפעיל את מווסת הגדילה הראשי DELLA, ומקדם קישור של היסטון H2A לכרומטין בארבידופסיס.

חלבוני DELLA נשמריםמווסתי צמיחהאשר ממלאים תפקיד מרכזי בהתפתחות צמחים בתגובה לאותות פנימיים וחיצוניים. כווסתים תעתוקיים, DELLAs נקשרים לגורמי שעתוק (TFs) ולהיסטון H2A דרך תחומי ה-GRAS שלהם ומגויסים לפעול על פרומוטורים. מחקרים אחרונים הראו כי יציבות DELLA מווסתת לאחר התרגום על ידי שני מנגנונים: פוליוביקיטינציה המושרת על ידי הורמון הצמח.ג'יברלין, מה שמוביל לפירוק מהיר שלהם, ולצימוד עם משנה דמוי יוביקוויטין קטן (SUMO), מה שמגביר את הצטברותם. יתר על כן, פעילות DELLA מווסתת באופן דינמי על ידי שני מנגנוני גליקוזילציה נפרדים: O-פוקוזילציה משפרת את האינטראקציה בין DELLA ל-TF, בעוד שמודיפיקציה של N-אצטילגלוקוזאמין מקושר ל-O (O-GlcNAc) מעכבת את האינטראקציה בין DELLA ל-TF. עם זאת, תפקיד הזרחון של DELLA אינו ברור מכיוון שמחקרים קודמים הראו תוצאות סותרות, כאשר חלקם מצביעים על כך שזרחון מקדם או מדכא פירוק DELLA ואחרים מצביעים על כך שזרחון אינו משפיע על יציבותם. כאן, אנו מזהים אתרי זרחון בדכא GA1-3 (RGA), AtDELLA, שטוהר מ-Arabidopsis thaliana על ידי ספקטרומטריית מסות ומראים שזרחון של שני פפטידים של RGA באזורי PolyS ו-PolyS/T משפר את פעילות RGA על ידי קידום קישור H2A וקשר של RGA עם מקדמי מטרה. ראוי לציין כי זרחון לא השפיע על האינטראקציות בין RGA ל-TF או על יציבות RGA. המחקר שלנו חושף מנגנון מולקולרי שבאמצעותו זרחון גורם לפעילות DELLA.
ניתוח ספקטרומטרי מסות שלנו גילה כי גם Pep1 וגם Pep2 זרחנו מאוד ב-RGA ברקע של Ga1 חסר GA. בנוסף למחקר זה, מחקרי פוספופרוטאומיה גילו גם זרחון של Pep1 ב-RGA, אם כי תפקידה טרם נחקר 53,54,55. לעומת זאת, זרחון של Pep2 לא תואר בעבר מכיוון שניתן היה לזהות פפטיד זה רק באמצעות הטרנסגן RGAGKG. למרות שהמוטציה m1A, שביטלה את הזרחון של Pep1, הפחיתה רק במעט את פעילות RGA ב-planta, הייתה לה השפעה נוספת בשילוב עם m2A בהפחתת פעילות RGA (איור משלים 6). חשוב לציין, זרחון Pep1 הופחת משמעותית במוטציה sly1 משופרת GA בהשוואה ל-ga1, דבר המצביע על כך ש-GA מקדם דה-זרחון של RGA, ומפחית את פעילותו. המנגנון שבאמצעותו GA מדכא זרחון של RGA דורש חקירה נוספת. אפשרות אחת היא שזה מושג באמצעות ויסות של חלבון קינאז לא מזוהה. למרות שמחקרים הראו כי הביטוי של חלבון קינאז CK1 EL1 מווסת כלפי מטה על ידי GA באורז41, תוצאותינו מצביעות על כך שמוטציות מסדר גבוה יותר של ההומולוג של Arabidopsis EL1 (AEL1-4) אינן מפחיתות את הזרחון של RGA. בהתאם לתוצאותינו, מחקר פוספופרוטאומי שנערך לאחרונה תוך שימוש בקווי ביטוי יתר של Arabidopsis AEL ומוטציה משולשת של ael לא זיהה חלבוני DELLA כסובסטרטים של קינאזות אלו56. כאשר הכנו את כתב היד, דווח כי GSK3, הגן המקודד לקינאז דמוי GSK3/SHAGGY בחיטה (Triticum aestivum), יכול לזרחן DELLA (Rht-B1b)57, למרות שזרחון של Rht-B1b על ידי GSK3 לא אושר בצמחים. תגובות אנזימטיות במבחנה בנוכחות GSK3 ולאחר מכן ניתוח ספקטרומטריית מסות חשפו שלושה אתרי זרחון הממוקמים בין תחומי DELLA ו-GRAS של Rht-B1b (איור משלים 3). החלפות סרין לאלנין בכל שלושת אתרי הזרחון הביאו לירידה בפעילות Rht-B1b בחיטה טרנסגנית, בהתאם לממצאינו לפיהם החלפות אלנין ב-Pep2 RGA הפחיתו את פעילות RGA. עם זאת, מבחני פירוק חלבונים במבחנה הראו עוד כי זרחון יכול גם לייצב את Rht-B1b57. זאת בניגוד לתוצאותינו המראות כי החלפות אלנין ב-Pep2 RGA אינן משנות את יציבותו בצמחים. GSK3 בחיטה הוא אורתולוג של חלבון 2 שאינו רגיש לבראסינוסטרואידים (BIN2) בארבידופסיס 57. BIN2 הוא מווסת שלילי של איתות BR, ו-BR מפעיל את מסלול האיתות שלו על ידי גרימת פירוק BIN2 58. הראינו כי טיפול ב-BR אינו מפחית את יציבות RGA 59 או את רמות הזרחון בארבידופסיס (איור משלים 2), דבר המצביע על כך שסביר להניח ש-RGA לא יעבור זרחון על ידי BIN2.
כל הנתונים הכמותיים נותחו סטטיסטית באמצעות Excel, והבדלים משמעותיים נקבעו באמצעות מבחן t של סטודנט. לא נעשה שימוש בשיטות סטטיסטיות לקביעת גודל המדגם מראש. לא הוצאו נתונים מהניתוח; הניסוי לא חולק באופן אקראי; והחוקרים היו מודעים להקצאה במהלך הניסוי והערכת התוצאות. גודלי המדגם מסופקים במקרא האיורים ובקבצי הנתונים הגולמיים.