トライアンテイストの基本的なヘリックスループヘリックスシステムは、シロイヌナズナの細胞伸長を調節します

植物では、基本的なヘリックスループヘリックス（BHLH）転写因子が細胞伸長の制御に重要な役割を果たします。2つのBHLHタンパク質、Paclobtrazol抵抗性1（Pre1）およびシロイヌナズナILI1結合BHLH1（IBH1）は、ブラシノステロイドおよびジベレリンシグナル伝達に応答して細胞伸長を拮抗的に調節しますが、これらの因子が細胞伸長を調節する詳細な分子メカニズムは不明です。ここでは、細胞伸長（ACES）のBHLH転写活性化因子を特定し、Pre1、IBH1、およびACESが細胞伸長を競合的に調節する三角形BHLHシステムを構成することを示します。このシステムでは、ACE BHLH転写因子は、プロモーター領域と相互作用することにより、細胞伸長のために酵素遺伝子の発現を直接活性化します。IBH1は、ACEと相互作用してDNA結合を妨げることにより、細胞の伸長を負に調節します。Pre1はIBH1と相互作用し、IBH1がACEに影響を与える能力に対抗します。したがって、Pre1はACESの転写活性を回復し、細胞伸長の誘導をもたらします。三角形のBHLHタンパク質、ACES、IBH1、およびPre1のバランスは、植物細胞のサイズを測定するために重要かもしれません。IBH1およびPRE1の発現は、ブラシノステロイド、ジベレリン、および発達相依存因子によって調節されており、2つの植物ホルモンと位相依存シグナルがこの三分角BHLHシステムによって統合されていることを示しています。

In plants, basic helix-loop-helix (bHLH) transcription factors play important roles in the control of cell elongation. Two bHLH proteins, PACLOBTRAZOL RESISTANCE1 (PRE1) and Arabidopsis ILI1 binding bHLH1 (IBH1), antagonistically regulate cell elongation in response to brassinosteroid and gibberellin signaling, but the detailed molecular mechanisms by which these factors regulate cell elongation remain unclear. Here, we identify the bHLH transcriptional activators for cell elongation (ACEs) and demonstrate that PRE1, IBH1, and the ACEs constitute a triantagonistic bHLH system that competitively regulates cell elongation. In this system, the ACE bHLH transcription factors directly activate the expression of enzyme genes for cell elongation by interacting with their promoter regions. IBH1 negatively regulates cell elongation by interacting with the ACEs and thus interfering with their DNA binding. PRE1 interacts with IBH1 and counteracts the ability of IBH1 to affect ACEs. Therefore, PRE1 restores the transcriptional activity of ACEs, resulting in induction of cell elongation. The balance of triantagonistic bHLH proteins, ACEs, IBH1, and PRE1, might be important for determination of the size of plant cells. The expression of IBH1 and PRE1 is regulated by brassinosteroid, gibberellins, and developmental phase dependent factors, indicating that two phytohormones and phase-dependent signals are integrated by this triantagonistic bHLH system.