NC | 德国科学家研究解析拟南芥中白喉酰胺生物合成路径，并发现其通过控制翻译影响植物生长发育

白喉酰胺（diphthamide）是一种经过翻译后修饰的组氨酸残基，存在于真核生物蛋白质合成延伸因子（eEF2）的多肽链中。Diphthamide是白喉棒状杆菌白喉毒素的靶标，它催化ADP核糖基化，导致eEF2的不可逆失活、终止蛋白质合成和细胞死亡。在酵母、小鼠和人类中，Diphthamide的生物合成由DPH1到 DPH7这七个基因调控。为了探究它在植物中生物学功能，近日来自德国鲁尔大学生物技术学院的Ute Krämer和卡塞尔大学的Raffael Schaffrath团队在Nature Communications杂志上在线发表了名为Translational fidelity and growth of Arabidopsis require stress-sensitive diphthamide biosynthesis的研究论文。在这篇文章中作者发现在模式植物拟南芥中eEF2的diphthamide修饰是保守的，并且需要AtDPH1的功能

作者鉴定了拟南芥中与ScDph1和HsDPH氨基酸序列同源的DPH1（At5g62030）。并通过缺失突变体dph1-1和dph1-2验证了DPH1蛋白是维持植物正常生长所必需的。

用共聚焦显微镜观察到AtDPH1的亚细胞定位在胞质中，经过diphthamide修饰的保守组氨酸残基对应于拟南芥eEF2的H700。通过免疫印迹用特异性抗体在DPH1-1和DPH1-2突变体中能检测到未修饰的EEF2，但在野生型未检测到的EEF2。作者又通过质谱检测EEF2的翻译后修饰。在野生型中能检测到EEF2的Diphthamide修饰，而dph1-1和dph1-2突变体中仅检测到未修饰的光谱片段。对拟南芥中的核糖体移码突变检测发现与野生型相比，dph1-1和dph1-2 突变体的突变率分别提高了47％和39％。结果表明eEF2的diphthamide修饰是保守的，而且AtDPH1是eEF2 的diphthamide修饰所必需的，并有助于确保拟南芥翻译的精准度。

作者通过实验进一步发现拟南芥dph1突变体细胞增殖减少并且TOR激酶的活性下降，自噬被激活。对野生型和突变体幼苗进行转录组测序，发现与野生型相比，突变体中267个基因表达上调，242个基因下调表达。其中上调的基因显著富集在与非生物胁迫相关的生物过程，如对寒冷和干燥的反应；下调的基因富集在与生物胁迫相关的通路，如对病原菌的防御反应和抗性相关的生物过程。总之，这篇文章的研究结果表明diphthamide通过调节植物翻译影响植物生长发育。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-022-31712-7

转自：植物生物技术Pbj

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