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Arabidopsis cryptochrome 1 promotes stomatal development through repression of AGB1 inhibition of SPEECHLESS DNA-binding activity
Journal of Integrative Plant Biology ( IF 9.3 ) Pub Date : 2021-09-01 , DOI: 10.1111/jipb.13168 Xiaoli Cao 1 , Pengbo Xu 2 , Yao Liu 3 , Guangqiong Yang 3 , Minqing Liu 3 , Li Chen 3 , Yingyu Cheng 3 , Peng Xu 1 , Langxi Miao 1 , Zhilei Mao 3 , Wenxiu Wang 3 , Shuang Kou 3 , Tongtong Guo 3 , Hong-Quan Yang 3
Journal of Integrative Plant Biology ( IF 9.3 ) Pub Date : 2021-09-01 , DOI: 10.1111/jipb.13168 Xiaoli Cao 1 , Pengbo Xu 2 , Yao Liu 3 , Guangqiong Yang 3 , Minqing Liu 3 , Li Chen 3 , Yingyu Cheng 3 , Peng Xu 1 , Langxi Miao 1 , Zhilei Mao 3 , Wenxiu Wang 3 , Shuang Kou 3 , Tongtong Guo 3 , Hong-Quan Yang 3
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Cryptochromes are blue light photoreceptors that mediate various light responses in plants and mammals. The heterotrimeric G-protein is known to regulate various physiological processes in plants and mammals. In Arabidopsis, cryptochrome 1 (CRY1) and the G-protein β subunit AGB1 act antagonistically to regulate stomatal development. The molecular mechanism by which CRY1 and AGB1 regulate this process remains unknown. Here, we show that Arabidopsis CRY1 acts partially through AGB1, and AGB1 acts through SPEECHLESS (SPCH), a master transcription factor that drives stomatal initiation and proliferation, to regulate stomatal development. We demonstrate that AGB1 physically interacts with SPCH to block the bHLH DNA-binding domain of SPCH and inhibit its DNA-binding activity. Moreover, we demonstrate that photoexcited CRY1 represses the interaction of AGB1 with SPCH to release AGB1 inhibition of SPCH DNA-binding activity, leading to the expression of SPCH-target genes promoting stomatal development. Taken together, our results suggest that the mechanism by which CRY1 promotes stomatal development involves positive regulation of the DNA-binding activity of SPCH mediated by CRY1 inhibition of the AGB1-SPCH interaction. We propose that the antagonistic regulation of SPCH DNA-binding activity by CRY1 and AGB1 may allow plants to balance light and G-protein signaling and optimize stomatal density and pattern.
中文翻译：
拟南芥隐花色素 1 通过抑制 AGB1 抑制 SPEECHLESS DNA 结合活性来促进气孔发育
隐花色素是介导植物和哺乳动物的各种光反应的蓝光光感受器。已知异源三聚体 G 蛋白可调节植物和哺乳动物的各种生理过程。在拟南芥中，隐花色素 1 (CRY1) 和 G 蛋白 β 亚基 AGB1 起拮抗作用以调节气孔发育。CRY1 和 AGB1 调节这一过程的分子机制仍然未知。在这里，我们展示了拟南芥CRY1 部分通过 AGB1 发挥作用，AGB1 通过 SPEECHLESS (SPCH) 发挥作用，SPEECHLESS (SPCH) 是一种驱动气孔起始和增殖的主要转录因子，以调节气孔发育。我们证明 AGB1 与 SPCH 物理相互作用以阻断 SPCH 的 bHLH DNA 结合域并抑制其 DNA 结合活性。此外，我们证明光激发的 CRY1 抑制 AGB1 与 SPCH 的相互作用，释放 AGB1 对 SPCH DNA 结合活性的抑制，导致 SPCH 靶基因的表达促进气孔发育。总之，我们的研究结果表明，CRY1 促进气孔发育的机制涉及由 CRY1 抑制 AGB1-SPCH 相互作用介导的 SPCH 的 DNA 结合活性的正调节。
更新日期：2021-11-10
中文翻译：
拟南芥隐花色素 1 通过抑制 AGB1 抑制 SPEECHLESS DNA 结合活性来促进气孔发育
隐花色素是介导植物和哺乳动物的各种光反应的蓝光光感受器。已知异源三聚体 G 蛋白可调节植物和哺乳动物的各种生理过程。在拟南芥中，隐花色素 1 (CRY1) 和 G 蛋白 β 亚基 AGB1 起拮抗作用以调节气孔发育。CRY1 和 AGB1 调节这一过程的分子机制仍然未知。在这里，我们展示了拟南芥CRY1 部分通过 AGB1 发挥作用，AGB1 通过 SPEECHLESS (SPCH) 发挥作用，SPEECHLESS (SPCH) 是一种驱动气孔起始和增殖的主要转录因子，以调节气孔发育。我们证明 AGB1 与 SPCH 物理相互作用以阻断 SPCH 的 bHLH DNA 结合域并抑制其 DNA 结合活性。此外，我们证明光激发的 CRY1 抑制 AGB1 与 SPCH 的相互作用，释放 AGB1 对 SPCH DNA 结合活性的抑制，导致 SPCH 靶基因的表达促进气孔发育。总之，我们的研究结果表明，CRY1 促进气孔发育的机制涉及由 CRY1 抑制 AGB1-SPCH 相互作用介导的 SPCH 的 DNA 结合活性的正调节。
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