逆行性シグナル伝達におけるMterf4とGun1の間の機能的関係

色素体から核からヌクレウスへの逆行性シグナル伝達は、葉緑体の生成と機能に関する生理学的要求に従って、光合成関連核遺伝子（PHANG）の発現を調節する上で重要な役割を果たします。その根本的な重要性にもかかわらず、プラスチド遺伝子発現（PGE）依存性の逆行シグナル伝達の分子性についてはほとんど知られていない。PGEは多面的なプロセスであり、ペンタトリックペプチド繰り返し（PPR）タンパク質を含むいくつかの要因がその調節に関与しています。PPRタンパク質Gun1は、PGE依存性の逆行シグナル伝達において中心的な役割を果たします。この研究では、通常の成長条件下でクロロフィルA/B結合タンパク質（CAB）のアップレギュレーションを示す変異体を分離しました（CABの過剰発現のためにCOE1と呼ばれます1）。COE1変異体は、特定の色素形成転写産物の処理の調節に役割を果たすミトコンドリア転写因子因子4（mterf4）/BSM/Rug2の遺伝子に単一塩基変異を有しています。Gun1またはMterf4の欠陥は、リンコマイシン（LIN）の存在下での特定のプラスチドmRNAの発現を再抑制しました。野生型植物では、LINまたはSpectinomycin（SPE）による処理は、色素体転写産物の処理を阻害しました。比較分析により、Gun1およびCoe1/Mterf4では野生型、Gun4、またはGun5植物では、植物がLINまたはLINまたはLINの存在下で栽培されたときに、色素体転写産物の処理とLHCB1 mRNAの発現レベルが反対の方法で影響を受けることが明らかになりました。Spe。さらに、COE1変異は、Gun1の細胞内蓄積と分布、ならびにその色素性シグナル伝達活性に影響を与えました。まとめると、これらの結果は、Gun1とCoe1がPGEと逆行シグナル伝達に協力することを示唆しています。

Plastid-to-nucleus retrograde signaling plays an important role in regulating the expression of photosynthesis-associated nuclear genes (PhANGs) in accordance with physiological demands on chloroplast biogenesis and function. Despite its fundamental importance, little is known about the molecular nature of the plastid gene expression (PGE)-dependent type of retrograde signaling. PGE is a multifaceted process, and several factors, including pentatricopeptide repeat (PPR) proteins, are involved in its regulation. The PPR protein GUN1 plays a central role in PGE-dependent retrograde signaling. In this study, we isolated a mutant exhibiting up-regulation of CHLOROPHYLL A/B-BINDING PROTEIN (CAB) under normal growth conditions (named coe1 for CAB overexpression 1). The coe1 mutant has a single-base mutation in the gene for mitochondrial transcription termination factor 4 (mTERF4)/BSM/RUG2, which plays a role in regulating the processing of certain plastid transcripts. Defects in GUN1 or mTERF4 de-repressed the expression of specific plastid mRNAs in the presence of lincomycin (LIN). In wild-type plants, treatment with LIN or spectinomycin (SPE) inhibited processing of plastid transcripts. Comparative analysis revealed that in gun1 and coe1/mterf4, but not in wild-type, gun4, or gun5 plants, the processing of plastid transcripts and expression levels of Lhcb1 mRNA were affected in opposite ways when plants were grown in the presence of LIN or SPE. In addition, the coe1 mutation affected the intracellular accumulation and distribution of GUN1, as well as its plastid signaling activity. Taken together, these results suggest that GUN1 and COE1 cooperate in PGE and retrograde signaling.