Auxin Response Factors as a model of transcriptional control

生长素反应因子作为转录控制模型

基本信息

  • 批准号:
    10188569
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 39.13万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-07-01 至 2025-05-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Project Summary Hormone-mediated modulation of gene activation or repression through transcription factors is central to all organisms. AUXIN RESPONSE FACTOR (ARF) transcription factors are critical modulators of plant growth and provide an ideal model for exploring hormone control of gene activation and repression. Of the 23-member ARF family, five are considered transcriptional activators and 18 are considered transcriptional repressors, allowing for study of both of these activities in a single family. Under low auxin concentrations, Aux/IAA proteins repress ARF transcription factors via direct interaction and recruitment of chromatin remodeling factors. When auxin concentrations are high, a co-receptor complex, comprised of an F-box protein from the TRANSPORT INHIBITOR REPONSE1 (TIR1) family and an Aux/IAA repressor protein, directly binds auxin. The F-box protein participates in a Skp1-Cullin-F-box (SCF) E3 ubiquitin ligase, which targets the Aux/IAA protein for degradation. This degradation event relieves ARF transcription factor repression, allowing auxin-regulated transcription. This receptor-ligand interaction allows a very short signal transduction chain to facilitate rapid transcriptional responses to auxin. To understand the molecular underpinnings of ARF-ARF and ARF-Aux/IAA interactions, our lab solved the structure of the domain driving these interactions, finding that it folds into a Type I/II Phox and Bem1 (PB1) domain. Within this domain, there is a positively charged and a negatively charged electrostatic face on opposing sides, creating a Janus-like protein fold. This allows for front-to-back ARF oligomerization (similar to a set of bar magnets) in the packed crystal, in solution, and in the plant. In addition to the well-studied repression – derepression mechanism of regulation, our lab has discovered that activity of a subset of ARFs can be regulated by protein phase transition driven by the combination of PB1 oligomerization and an intrinsically disordered region. Phase transition of these ARFs appears to modulate responsiveness to auxin in a developmentally relevant context. We have further found that many ARFs are regulated by proteasomal degradation and have identified an E3 ubiquitin ligase involved in this process. Finally, ARF interactions can be easily manipulated using PB1 domain point mutations, allowing us to direct ARF interactions for study. Using ARFs as a model will allow us to interrogate transcription factor function in an easily manipulated system to yield broad insight into many transcription factors. We are aided in our efforts by our multidisciplinary approach, extensive auxin-related molecular toolkit, and unique reagents generated by our lab. Our lab's expertise in genetics and biochemistry/biophysics, combined with our recent discoveries of ARF condensation and proteasomal degradation, makes us well positioned to drive forward our understanding of phase transition and other mechanisms in regulation of transcription factor activity.
项目摘要 激素介导的基因激活或通过转录因子表达的调节对于所有人都是核心 有机体。生长素反应因子(ARF)转录因子是植物生长的关键调节剂 并为探索基因激活和表达的马酮控制提供了理想的模型。由23人组成的 ARF家族,五个被认为是转录激活剂,18个被认为是转录代表, 允许在一个家庭中研究这两种活动。 在低生长素浓度下,AUX/IAA蛋白通过直接相互作用抑制ARF转录因子 并募集染色质重塑因子。当生长素浓度很高时,一种共受体复合物时, 从运输抑制剂依据(TIR1)家族和AUX/IAA的F-box蛋白完成 抑制剂蛋白,直接结合生长素。 F-box蛋白参与SKP1-cullin-f-box(SCF)E3泛素 连接酶,靶向AUX/IAA蛋白进行降解。这个退化事件营救了ARF转录 因子表达,允许生长素调节的转录。这种接收器配体相互作用允许很短 信号转导链,以促进对生长素的快速转录反应。 为了了解ARF-ARF和ARF-AUX/IAA相互作用的分子基础,我们的实验室解决了 域的结构驱动这些相互作用,发现它折叠成I/II型PHOX和BEM1(PB1) 领域。在该域中,有一个带正电的充电和带负电荷的静电面 相反的侧面,形成一个类似Janus的蛋白质折叠。这允许前到后ARF寡聚(类似于 在包装的晶体中,溶液和植物中的一组棒磁体)。 除了研究充分的表达方式 - 调节的压抑机制外,我们的实验室还发现了 ARF子集的活性可以由PB1的组合驱动的蛋白相转变调节 寡聚和本质上无序的区域。这些ARF的相位过渡似乎调节了 在发育相关的环境中对生长素的反应。我们进一步发现许多ARF是 受蛋白酶体降解的调节,并确定了参与此过程的E3泛素连接酶。 最后,可以使用PB1域点突变轻松地操纵ARF相互作用,从而使我们能够指导 ARF相互作用进行研究。使用ARF作为模型将使我们能够在一个中询问转录因子功能 易于操纵的系统,可以广泛洞悉许多转录因子。 我们的跨学科方法,广泛的生长素相关的分子工具包以及 我们实验室生成的独特试剂。我们实验室在遗传学和生物化学/生物物理学方面的专业知识,合并 随着我们最近发现的ARF凝结和蛋白酶体降解的发现,使我们有好处 推动我们对相转换和其他机制调节转录因子的理解 活动。

项目成果

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数据更新时间:2024-06-01

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