OsbHLH062はOsHRZ1によるOsPRIの分解を促進することで、鉄のホメオスタシスを負に制御している
OsbHLH062はOsHRZ1によるOsPRIの分解を促進することで、鉄のホメオスタシスを負に制御している
OsbHLH062 negatively regulates Fe homeostasis by enhancing OsHRZ1targeting OsPRIs for degradation
Chenyang Li, Junhui Zhao, Huaqian Ping,Yang Li, Rihua Lei, Bangzhen Pan and Gang Liang
NewPhytologist (2025) doi: 10.1111/nph.70207
概要
鉄(Fe)は植物の成長と発育に不可欠であり、多くの転写因子がFeの恒常性の維持に関与している。イネの鉄シグナル伝達において、塩基性ヘリックスループヘリックス（bHLH）IVcタンパク質（OsPRI1/OsbHLH060、OsPRI2/OsbHLH058、OsPRI3/OsbHLH059、OsPRI4/OsbHLH057）はポジティブレギュレーターとして、Oryza sativa IRON-RELATED BHLH TRANSCRIPTION FACTOR 3（OsIRO3/OsbHLH063）はネガティブレギュレーターとして機能している。さらに、HEMERYTHRIN MOTIF-CONTAINING REALLY INTERESTING NEW GENE AND ZINC-FINGER PROTEIN1 (OsHRZ1)は、OsPRIを分解に導く役割を果たしている。ここでは、鉄欠乏に対するOsbHLH062の役割を調べた。その結果、OsbHLH062はOryza sativa IRON-RELATED bHLH TRANSCRIPTION FACTOR 2 (OsIRO2)のプロモーター領域に直接結合し、コアプレッサーであるTOPLESS/TOPLESSRELATED (OsTPL/OsTPRs)をリクルートすることでその活性を抑制することを明らかにした。OsbHLH062とOsIRO3を同時に変異させると、根の成長が阻害され、草丈が低下し、鉄濃度が上昇し、鉄欠乏誘導性遺伝子の発現が上昇する。OsbHLH062は細胞質と核の両方に局在していることがわかった。OsbHLH062とOsPRIとの相互作用により、核への蓄積が促進される。また、OsbHLH062とOsIRO3はともにOsHRZ1と物理的に相互作用し、その結果、OsHRZ1とOsPRI3の相互作用が増強され、OsHRZ1によってOsPRI3が分解されることも明らかになった。これらの結果から、OsbHLH062とOsIRO3は、OsHRZ1の潜在的な補酵素として、OsPRIタンパク質の減少、ひいてはFeシグナル伝達経路の抑制に寄与していることが明らかになった。
以下、図1，3，7のみ示す。
図１．
OsbHLH062は鉄（Fe）欠乏応答を負に制御する。(a) OsbHLH062の細胞内局在。OsbHLH062-mCherryとGFP/nGFPをイネプロトプラストで共形質転換した。バーは5 lm。(b) OsbHLH062遺伝子の構造と標的部位の模式図。イントロンは線で、エキソンはボックスで示す。オレンジのボックスは翻訳領域、青のボックスは非翻訳領域、ATGは翻訳開始部位。bhlh062-1とbhlh062-2の変異部位を示す。 (c) 鉄欠乏誘導性遺伝子の発現。各バーは平均SD（n = 3）を表す。
図3
OsbHLH062とOryzasativa IRON-RELATED bHLH TRANSCRIPTIONFACTOR3は、鉄（Fe）欠乏シグナル伝達において相加的な役割を果たす。(a) +FeまたはFe条件下で水耕栽培した苗。バーは5cm。(b）第3葉。第3葉を示した。棒は1cm。(c) 活性酸素種の測定。過酸化水素の3,3'-ジアミノベンジジン染色を示した。バーは1cm。(d）鉄濃度。各バーは平均SDを表す（n = 3）。DW, 乾燥重量。(e) 根における鉄欠乏誘導性遺伝子の発現。各バーは平均 SD を表す（n = 3）。
図7 OsbHLH062とOryza sativa IRON-RELATED BHLH TRANSCRIPTION FACTOR 3（OsIRO3）のワーキングモデル。核内のOsIRO3とは異なり、OsbHLH062は核と細胞質に局在する。OsPRIタンパク質はOsbHLH062と相互作用し、その核内蓄積を促進する。OsbHLH062とOsbHIRO3はともに、Oryza sativa TOPLESS/Oryza sativa TOPLESSRELATED (OsTPL/OsTPR)コアプレッサーと結合することにより、OsIRO2のプロモーターを直接抑制する。一方、OsbHLH062とOsIRO3はOsTPL/OsTPRをリクルートし、OsPRIのOsIRO2に対するトランス活性化を抑制する。OsbHLH062とOsIRO3はともにOsHRZ1と相互作用し、OsHRZ1のOsPRIに対する親和性を増加させ、それによってOsHRZ1によるOsPRIの分解を増加させる。OsIVbはOsbHLH062またはOsIRO3を、OsPRIはOsPRI1、OsPRI2、OsPRI3またはOsPRI4を、OsTPLはOsTPL、OsTPR1またはOsTPR2を示す。破線は核膜、実線矢印は正の制御、鈍端矢印は負の制御を意味する。
図1
図3
図７