CDK8はRAP2.6やSnRK2.6と関連しており、シロイヌナズナにおいてアブサイシン酸シグナル伝達や干ばつ応答を正に制御している

CDK8 is associated with RAP2.6 and SnRK2.6 and positively modulates abscisic acid signaling and drought response in Arabidopsis.

• Yingfang Zhu
• Pengcheng Huang
• Pengcheng Guo
• Leelyn Chong
• Gaobo Yu
• Xiaoli Sun
• Tao Hu
• Yuan Li
• Chuan-Chih Hsu
• Kai Tang
• Yun Zhou
• Chunzhao Zhao
• Wei Gao
• W Andy Tao
• Tesfaye Mengiste
• Jian-Kang Zhu

抄録

CDK8はメディエーター複合体の主要なサブユニットであり、保存されている真核生物の転写機構の基本的な部分である大型の多タンパク質複合体である。しかし、植物の環境ストレス応答におけるCDK8の生物学的機能はほとんど解明されていませんでした。本研究では、シロイヌナズナにおいて、CDK8がABAシグナル伝達や干ばつ応答経路の重要な制御因子であることを明らかにした。その結果、CDK8変異体は野生型と比較して、ABAに対する感受性が低下し、気孔開口部の欠損、干ばつストレスに対する過敏性を示した。トランスクリプトーム解析とクロマチン免疫沈降解析の結果、CDK8はABA応答性遺伝子のプロモーターへのRNAポリメラーゼIIのリクルートを促進することで、いくつかのABA応答性遺伝子の転写を正に制御していることが明らかになった。CDK8とSnRK2.6の両方がERF/AP2転写因子RAP2.6と物理的に相互作用し、RD29AとCOR15Aのプロモーターに直接GCCやDRE要素と結合し、それらの発現を促進することを発見した。重要なことに、我々はまた、CDK8がRAP2.6のABA誘導発現およびRAP2.6媒介のABA応答遺伝子のアップレギュレーションに必須であることを示し、CDK8がSnRK2.6媒介のABAシグナル伝達をRNAポリメラーゼIIに連結し、ABAおよび干ばつシグナルに対する即時転写応答を促進しうることを示唆した。以上の結果から、CDK8がABAシグナルと干ばつ応答の調節に果たす役割について新たな知見を得ることができた。

CDK8 is a key subunit of Mediator complex, a large multi-protein complex that is a fundamental part of the conserved eukaryotic transcriptional machinery. However, the biological functions of CDK8 in plant abiotic stress responses remain largely unexplored. Here, we demonstrated CDK8 as a critical regulator in the ABA signaling and drought response pathways in Arabidopsis. Compared to wild type, cdk8 mutants showed reduced sensitivity to ABA, impaired stomatal apertures, and hypersensitivity to drought stress. Transcriptomic and chromatin immunoprecipitation analysis revealed that CDK8 positively regulates the transcription of several ABA-responsive genes probably through promoting the recruitment of RNA polymerase II to their promoters. We discovered that both CDK8 and SnRK2.6 physically interact with an ERF/AP2 transcription factor RAP2.6, which can directly bind to the promoters of RD29A and COR15A with GCC or DRE elements, thereby promoting their expression. Importantly, we also showed that CDK8 is essential for the ABA induced expression of RAP2.6 and RAP2.6-mediated up-regulation of ABA-responsive genes, indicating that CDK8 could link the SnRK2.6-mediated ABA signaling to RNA polymerase II to promote immediate transcriptional response to ABA and drought signals. Overall, our data provide new insights into the roles of CDK8 in modulating ABA signaling and drought responses.

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