CPR5の代替翻訳開始部位をコードするヌクレオチドが成長と抵抗性を制御している

Putative alternative translation start site-encoding nucleotides of CPR5 regulate growth and resistance.

• Muhammad B Faisal
• Tsanko S Gechev
• Bernd Mueller-Roeber
• Paul P Dijkwel

抄録

背景:

シロイヌナズナ CONSTITUTUTIVE EXPRESSER of PATHOGENESIS-RATED GENES 5（CPR5）は、最近、核孔複合体（NPC）の一部としてゲーティングの役割を果たすことが示された。CPR5の変異は、異常なトリコーム、多能性レベルの低下、成長の低下、および細菌および真菌病原体に対する抵抗性の強化を含む複数の欠陥を引き起こす。CPR5の変異の多能性は、CPR5タンパク質が複数の経路に影響を与えていることを示唆している。しかし、CPR5が異なる経路に影響を与える構造的特徴についてはほとんど知られていない。

BACKGROUND: The Arabidopsis CONSTITUTIVE EXPRESSER of PATHOGENESIS-RELATED GENES 5 (CPR5) has recently been shown to play a role in gating as part of the nuclear pore complex (NPC). Mutations in CPR5 cause multiple defects, including aberrant trichomes, reduced ploidy levels, reduced growth and enhanced resistance to bacterial and fungal pathogens. The pleiotropic nature of cpr5 mutations implicates that the CPR5 protein affects multiple pathways. However, little is known about the structural features that allow CPR5 to affect the different pathways.

結果:

我々のインシリコ研究により、CPR5には3つの核局在化シグナルクラスターと4～5つの膜貫通ドメインに加えて、2つの代替翻訳開始部位が存在することが示唆された。これらの部位に関与するメチオニンをコードするヌクレオチドの役割を調べるために、関連するヌクレオチドをグルタミンをコードするように変更したmetCPR5 cDNAをCPR5ネイティブプロモーターに融合させ、CPR5が制限された表現型を補完するためにcpr5-2植物に形質転換した。補完の程度は、特定の補完植物株に依存するが、コントロールとmetCPR5の構築物は、すべてのcpr5の表現型を補完することができました。驚くべきことに、metCPR5構築物で形質転換された植物は、対照植物と比較して、より大きな葉を示し、Pseudomonas syringae pv Pst DC3000に挑戦したときに抵抗性が低下した表示されます。このように、メチオニンをコードするヌクレオチドが生長と抵抗性を制御していることが明らかになった。このように、CPR5のN末端の構造的特徴が、生長と抵抗性のバランスを制御するタンパク質の選択的なゲーティングに関与していることを示唆している。

RESULTS: Our in silico studies suggest that in addition to three clusters of putative nuclear localization signals and four or five transmembrane domains, CPR5 contains two putative alternative translation start sites. To test the role of the methionine-encoding nucleotides implicated in those sites, metCPR5 cDNAs, in which the relevant nucleotides were changed to encode glutamine, were fused to the CPR5 native promoter and the constructs transformed to cpr5-2 plants to complement cpr5-compromised phenotypes. The control and metCPR5 constructs were able to complement all cpr5 phenotypes, although the extent of complementation depended on the specific complementing plant lines. Remarkably, plants transformed with metCPR5 constructs showed larger leaves and displayed reduced resistance when challenged to Pseudomonas syringae pv Pst DC3000, as compared to control plants. Thus, the methionine-encoding nucleotides regulate growth and resistance. We propose that structural features of the CPR5 N-terminus are implicated in selective gating of proteins involved in regulating the balance between growth and resistance.

結論:

植物は、成長と抵抗性のために使用される資源の量を慎重にバランスさせる必要があります。シロイヌナズナCPR5タンパク質は、植物の成長と免疫を制御している。ここでは、CPR5のN末端の特徴が、成長と抵抗性のバランスの制御に関与していることを示している。これらの知見は、植物の収量を向上させつつ、病気に対する抵抗性を最適なレベルに維持するための取り組みに役立つかもしれない。

CONCLUSION: Plants need to carefully balance the amount of resources used for growth and resistance. The Arabidopsis CPR5 protein regulates plant growth and immunity. Here we show that N-terminal features of CPR5 are involved in the regulation of the balance between growth and resistance. These findings may benefit efforts to improve plant yield, while maintaining optimal levels of disease resistance.