木薯MeGRXC3 通过其关键功能位点介导对MeCAT1 酶活性的特异性调控OA
Cassava MeGRXC3 mediates specific regulation of MeCAT1 enzyme activity via its key functional sites
谷氧还蛋白通过调节靶蛋白半胱氨酸残基的氧化还原状态,在植物逆境响应中发挥关键作用.前期研究发现,木薯 CC 型谷氧还蛋白 MeGRXC3 能与过氧化氢酶 MeCAT1 互作并负调控其酶活性,但其具体分子机制尚不清楚.为阐明 MeGRXC3 关键功能位点对 MeCAT1 酶活性的调控作用,本研究构建了 MeGRXC3 的活性结构域(C21AC24A)与谷胱甘肽结合结构域(G75L)突变体的表达载体.亚细胞定位分析表明,这些功能结构域突变不改变MeGRXC3 的细胞内定位.酵母双杂交、双分子荧光互补及pull-down试验证实,MeGRXC3 在体内外均与MeCAT1互作,且该互作不依赖于上述功能结构域.然而,烟草瞬时表达与生化分析结果显示,MeGRXC3 对MeCAT1 酶活性的负调控与这 2 个功能结构域密切相关:活性结构域突变削弱了其抑制效应,而谷胱甘肽结合结构域突变则完全解除了抑制,使 MeCAT1 酶活性显著提升.本研究结果表明,活性结构域与谷胱甘肽结合结构域对 MeGRXC3 与MeCAT1 的互作并非必需,但却是抑制 MeCAT1 酶活性的关键.这提示 MeGRXC3 可能通过其他结构域或位点与MeCAT1结合,进而依赖其保守功能结构域执行抑制作用.该发现为在翻译后水平深入解析MeGRXC3调控MeCAT1活性的精确分子机制奠定了关键基础.
Glutaredoxins play a critical role in plant stress responses by modulating the redox state of cysteine residues in target proteins.Previous studies have shown that the cassava CC-type glutaredoxin MeGRXC3 interacts with catalase MeCAT1 and negatively regulates its enzyme activity,yet the underlying molecular mechanism remains unclear.To elucidate the regulatory effects of key functional sites of MeGRXC3 on MeCAT1 enzyme activity,this study constructed expression vectors carrying mu-tations in active domain(C21AC24A)and glutathione-binding domain(G75L)of MeGRXC3.Subcellular localization analysis indicated that mutations in these functional domains did not alter the intracellular localization of MeGRXC3.Yeast two-hybrid,bimolecular fluorescence complementation,and pull-down assays confirmed that MeGRXC3 interacts with MeCAT1 both in vivo and in vitro,and this interaction is independent of the aforementioned functional domains.However,transient expression in to-bacco and biochemical analysis revealed that the negative regulation of MeCAT1 enzyme activity by MeGRXC3 is closely related to these two functional domains:mutation of the active domain attenuated the inhibitory effect,while mutation of the glu-tathione-binding domain completely abolished the inhibition,leading to a significant enhancement of MeCAT1 enzyme activity.These results demonstrate that the catalytic active domain and the predicted glutathione-binding domain of MeGRXC3,while dispensable for its physical interaction with MeCAT1,are essential for inhibiting MeCAT1 enzymatic activity.This indicates that MeGRXC3 likely binds to MeCAT1 through other regions/domains,subsequently depending on its conserved functional sites to execute its inhibitory role.This finding provides a crucial foundation for further elucidating the precise molecular mechanism by which MeGRXC3 regulates MeCAT1 activity at the post-translational level.
王瑞霞;于晓玲;李淑霞;张秀春;郭鑫;甘萍;阮孟斌
海南大学热带农林学院,海南 海口 571125||热带作物生物育种全国重点实验室/中国热带农业科学院三亚研究院,海南 三亚 572025热带作物生物育种全国重点实验室/中国热带农业科学院三亚研究院,海南 三亚 572025||海南省热带农业生物资源保护与利用重点实验室/中国热带农业科学院热带生物技术研究所,海南 海口 571101热带作物生物育种全国重点实验室/中国热带农业科学院三亚研究院,海南 三亚 572025||海南省热带农业生物资源保护与利用重点实验室/中国热带农业科学院热带生物技术研究所,海南 海口 571101热带作物生物育种全国重点实验室/中国热带农业科学院三亚研究院,海南 三亚 572025||海南省热带农业生物资源保护与利用重点实验室/中国热带农业科学院热带生物技术研究所,海南 海口 571101海南大学热带农林学院,海南 海口 571125热带作物生物育种全国重点实验室/中国热带农业科学院三亚研究院,海南 三亚 572025||海南省热带农业生物资源保护与利用重点实验室/中国热带农业科学院热带生物技术研究所,海南 海口 571101热带作物生物育种全国重点实验室/中国热带农业科学院三亚研究院,海南 三亚 572025||海南省热带农业生物资源保护与利用重点实验室/中国热带农业科学院热带生物技术研究所,海南 海口 571101
木薯MeGRXC3活性位点谷胱甘肽结合位点MeCAT1过氧化氢酶活性
cassavaMeGRXC3active siteglutathione-binding siteMeCAT1catalase activity
《作物学报》 2026 (9)
2608-2617,10
本研究由国家自然科学基金项目(32360458,32272037)资助.This study was supported by the National Natural Science Foundation of China(32360458,32272037).
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