The shikimate pathway regulates programmed cell death.
J Genet Genomics · 2022 · 49:943-951 · PMID 35167982 · 등급6 세포·모델 세포실험 · 물질과 작용기전 > EPSPS·시킴산 경로
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프로그램된 세포 사멸(PCD)은 식물 발달과 면역을 포함한 스트레스 반응 모두에 필수적이다. 그러나 식물이 PCD를 조절하는 방식은 잘 알려져 있지 않다. 시키미산 경로(shikimate pathway)는 식물에서 가장 중요한 대사 경로 중 하나이지만, 이것이 PCD와 어떤 관계가 있는지는 알려지지 않았다. 본 연구에서는 시키미산 경로가 아라비도프시스(Arabidopsis)의 PCD를 촉진함을 보여준다. 우리는 단일일 조건에서 자발적인 병변을 형성하는 광주기 의존성 병변 모방 돌연변이체인 Lesion in short-day (lis)를 확인하였다. 지도 기반 클로닝 및 전장 유전체 재염기서열 분석 결과, LIS가 시키미산 경로의 이기능 효소인 MEE32를 암호화함을 밝혀냈다. 대사 분석을 통해 lis에서 시키미산 수치가 현저하게 증가하는 것을 보여주었다. 유전자 스크리닝을 통해 lis의 세 가지 억제자(slis)가 확인되었고, 그 원인 유전자가 클로닝되었다. SLIS들은 시키미산 경로에서 MEE32 상류에 위치한 단백질을 암호화한다. 나아가, 외인성 시키미산 처리는 PCD를 유발하였다. 본 연구는 시키미산 경로와 PCD 간의 연관성을 밝히고, 가장 성공적인 제초제인 글리포세이트(glyphosate) 작용에 대한 대안적 설명으로 시키미산 축적이 있음을 시사한다.ORIGINAL ABSTRACT
Programmed cell death (PCD) is essential for both plant development and stress responses including immunity. However, how plants control PCD is not well-understood. The shikimate pathway is one of the most important metabolic pathways in plants, but its relationship to PCD is unknown. Here, we show that the shikimate pathway promotes PCD in Arabidopsis. We identify a photoperiod-dependent lesion-mimic mutant named Lesion in short-day (lis), which forms spontaneous lesions in short-day conditions. Map-based cloning and whole-genome resequencing reveal that LIS encodes MEE32, a bifunctional enzyme in the shikimate pathway. Metabolic analysis shows that the level of shikimate is dramatically increased in lis. Through genetic screenings, three suppressors of lis (slis) are identified and the causal genes are cloned. SLISes encode proteins upstream of MEE32 in the shikimate pathway. Furthermore, exogenous shikimate treatment causes PCD. Our study uncovers a link between the shikimate pathway and PCD, and suggests that the accumulation of shikimate is an alternative explanation for the action of glyphosate, the most successful herbicide.| 저자 | Lu, X.; Shi, S.; Wu, C.; Zheng, X.; Yang, C.; Luo, J.; Yan, S. |
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| 저널 | Journal of genetics and genomics = Yi chuan xue bao |
| 권·호·쪽 | 49(10), 943-951 |
| PMID | 35167982 |
| DOI | 10.1016/j.jgg.2022.02.001 |
| MeSH | Arabidopsis; Arabidopsis Proteins; Apoptosis; Shikimic Acid; Herbicides |