Analisis kefungsian protein f-box ulangan kelch, PmFBK2 daripada persicaria minor dalam transduksi isyarat gibberellin

Abstract

Protein F-box (FBP) merupakan komponen penting kompleks SCF yang berperanan mensasarkan protein untuk diubikuitinasi dan menguraikannya melalui sistem ubikuitin-26S proteasom (UPS). Kajian ini menjelaskan perkaitan PmFBK2 dalam pengisyaratan gibberellin. Setakat ini, tiada interaksi reseptor gibberellin (GID1) dengan mana-mana FBP dilaporkan. Menerusi yis dua-hibrid (Y2H), PmFBK2 didapati berinteraksi dengan Skp1-like, yang merupakan komponen utama kompleks SCF. PmFBK2 juga berinteraksi dengan jujukan penuh protein GID1 daripada P. minor (PmGID1b) dan Arabidopsis (AtGID1b) melalui Y2H. Melalui pemendakan immuno-beriringan (Co-IP), PmFBK2 menunjukkan interaksi in vivo dengan PmGID1b di dalam Arabidopsis. KMD3 daripada Arabidopsis merupakan homolog tertinggi bagi PmFBK2 dan analisis terhadap mutan kmd3 menunjukkan keterlibatan KMD3 dalam pengisyaratan GA berdasarkan peningkatan pengekspresan gen metabolisma GA, AtGA20ox1 serta gen bertindak balas GA, EXPA1 dan EXPA2 serta menunjukkan fenotip hipersensitif GA. Melalui analisis pengekspresan gen dan morfofisiologi ke atas pokok mutan kmd3 dengan pengekspresan lampau PmFBK2 (kmd3(17)4_PmFBK2), PmFBK2 dapat mengembalikan fungsi mutan kmd3 setara dengan WT. PmFBK2 menunjukkan berlaku pengurangan pengisyaratan GA dengan hasil perencatan pemanjangan hipokotil, yang diramal akibat penurunan AtGID1b endogenus. Walau bagaimanapun, pengurangan pengisyaratan GA bagi kmd3(17)4_PmFBK2 menunjukkan berlakunya pemanjangan akar berbanding WT. Perkara ini dicadangkan berlaku hasil pengawalaturan suapan berbalik yang meningkatkan pengekspresan gen biosintesis GA dan seterusnya meningkatkan penghasilan GA bioaktif di dalam akar dan menggalakkan pemanjangan akar. Seterusnya, menerusi analisis in silico ke atas PmGID1b serta analisis pengekspresan gen dan morfofisiologi terhadap Arabidopsis pengekspresan lampau PmGID1b (WT(7)3_PmGID1b), didapati PmGID1b yang dipencilkan berpotensi berfungsi sebagai reseptor gibberellin. Pengekspresan lampau PmGID1b dan pengekspresan lampau PmFBK2 di dalam latar belakang Arabidopsis yang berbeza sama ada WT atau mutan kmd3 memberikan kesan morfologi yang berlawanan ke atas diameter roset, berat benih dan ketinggian pokok. Arabidopsis transgenik WT(7)3_PmGID1b menunjukkan PmGID1b bertindak secara negatif dalam percambahan biji benih sama seperti yang dilaporkan ke atas AtGID1b yang disifatkan sebagai pengawalatur negatif semasa percambahan biji benih. Berbanding dengan pengekspresan lampau PmGID1b di dalam mutan kmd3 (kmd3(5)7_PmGID1b), Arabidopsis WT(7)3_PmGID1b meminimumkan kesan negatif terhadap percambahan biji benih. Ini menunjukkan KMD3 dapat mengawal kestabilan PmGID1b yang memberikan kesan negatif dalam percambahan biji benih. Keseluruhannya, data menunjukkan bahawa kandungan kepekatan protein perlu dikawal bagi memastikan pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan berada pada tahap yang optimum.