Onlangs publiceerde de internationaal gerenommeerde Plant Cell een online studie met de titel"Constitutive Activation ofLeucine-Rich Repeat Receptor Kinase Signaling Pathways door BAK1-interacterende Receptor-achtige Kinase 3 Chimera" door Michael Hothorn's team van de afdeling Plantkunde en Plantenbiologie, Universiteit van Genève, Zwitserland. Seksueel proefschrift. Het constitutieve activeringsmechanisme van de BAK1-interactiereceptorkinase 3-chimeer op de leucinerijke repeat-receptorkinase-signaleringsroute werd onthuld.
Het unieke mechanisme van de co-receptorafhankelijke activering van SERK van de plant' is behouden in veel LRR-RK's, zoals LRR-RK HAESA, waarvan de functie het beheersen van het afstoten van bloemorganen in Arabidopsis thaliana omvat door interactie met het peptidehormoon IDA. De SERK-afhankelijke mitogeen-geactiveerde proteïnekinase (MAPK) -signaleringsroute omvat LRR-RK ERECTA (ER) en zijn homologe genen ERECTA-LIKE1 (ERL1) en ERL2, en speelt verschillende rollen in de ontwikkeling van planten. De identificatie van de constitutieve en ligand-onafhankelijke interacties tussen de LRR extracellulaire domeinen van twee plantaardige membraansignaaleiwitten zette ons ertoe aan te onderzoeken of de eiwitchimeer tussen het BIR3-extracellulaire domein en de cytoplasmatische domeinen van verschillende receptorkinasen mogelijk is. Leidt tot een constitutief actief signaal complex. Hoewel er significante structurele verschillen zijn tussen de LRR-RKSERK- en BIR-SERK-complexen, geven de gegevens van de onderzoekers aan dat een groot aantal oBIR3-iLRR-RK-chimeren functioneel zijn in planten (Figuur 1).
De receptorkinasen van leucinerijke extracellulaire herhalingsdomeinen (LRR-RK's) zijn de grootste groep membraansignaleringseiwitten in planten. LRR-RK's kunnen kleine moleculen, peptiden of eiwitliganden detecteren en kunnen worden geactiveerd door ligand-geïnduceerde interactie met somatische embryogenese-receptor-achtige kinase (SERK) co-receptorkinase. Onze eerdere studies hebben aangetoond dat SERK ook kan interageren met BAK1 als receptorkinase 3 (BIR3) om een constitutief, ligand-onafhankelijk complex te vormen. Hier rapporteren de onderzoekers een receptorchimeer, waarin het extracellulaire LRR-domein van BIR3 is gefuseerd met het cytoplasmatische kinasedomein van SERK-afhankelijke LRR-RK's. Bij afwezigheid van ligandstimulatie vormen BRASSINOSTEROID INSENSITIVE1, HAESA en ERECTA Source-afgeleide SERK-co-receptoren strakke complexen. Deze chimeren worden tot expressie gebracht onder de controle van de endogene promotors van de respectieve LRR-RK's en leiden tot effectieve functies om het fenotype van brassinosteroïden, bloemuitval en stomatale patronen te verkrijgen. Belangrijk is dat de BIR3-GSO1 / SGN3-chimeer het fenotype dat wordt gevormd door de sgn3 Karnofsky-band gedeeltelijk kan aanvullen, wat aangeeft dat het SERK-eiwit ook de activering van de GSO1 / SGN3-receptor bemiddelt. Over het algemeen kunnen onze eiwitengineeringmethoden worden gebruikt om de fysiologische functies van LRR-RK's te verduidelijken en het receptoractiveringsmechanisme in een enkele transgene stam te bepalen (Figuur 2).
Samenvattend maakt onze beschikbaarheid van eenvoudige, Lego-achtige assemblage en geschikte controlelijnen voor BIR3-chimaera nu de genetische karakterisering van wees LRR-RK's met onbekende / onduidelijke fenotypes van functieverlies en de analyse van hun onderliggende activeringsmechanismen . BIR3-eiwitchimeren kunnen ook worden gebruikt voor biochemische of genetische interactiescreening, waarbij de constitutief actieve vorm van de receptor wenselijk is.