シロイヌナズナにおけるAtRGS1を取り込む2つの異なる経路を介したGタンパク質シグナル伝達の差次的調節

Science Signaling 10 Aug 2021:
Vol. 14, Issue 695, eabc0836
DOI: 10.1126/scisignal.abc0836

Justin M. Watkins^1,†, Timothy J. Ross-Elliott^1,†, Xiaoyi Shan¹, Fei Lou¹, Bernd Dreyer^1,‡, Meral Tunc-Ozdemir¹, Haiyan Jia¹, Jing Yang¹, Celio Cabral Oliveira^1,2, Luguang Wu³, Yuri Trusov³, Timothy D. Schwochert⁴, Patrick Krysan⁵, Alan M. Jones^1,6,*

1. ¹ Department of Biology, University of North Carolina at Chapel Hill, Chapel Hill, NC 27599, USA.
2. ² Department of Biochemistry and Molecular Biology/Bioagro, Universidade Federal de Viçosa, Viçosa, MG, Brazil.
3. ³ School of Agriculture and Food Science, University of Queensland, St. Lucia, Queensland Q4072, Australia.
4. ⁴ Department of Chemistry, University of North Carolina at Chapel Hill, Chapel Hill, NC 27599, USA.
5. ⁵ Department of Horticulture, University of Wisconsin Madison, Madison, WI 53706, USA.
6. ⁶ Department of Pharmacology, University of North Carolina at Chapel Hill, Chapel Hill, NC 27599, USA.

* Corresponding author. Email: alan_jones@unc.edu

† These authors contributed equally to this work.

‡ Present address: Department of Molecular Genetics, Leibniz Institute of Plant Genetics and Crop Plant Research (IPK) Gatersleben, 06466 Seeland, Germany.

要約

動物では、7回膜貫通型GPCRのエンドサイトーシスがアレスチンによって仲介され、受容体またはリガンドのバイアス（1つの伝達経路がもう1つの経路と比較してどの程度使用されるかを決定する）に応じて、細胞質Gタンパク質を介するシグナルが伝播または停止される。シロイヌナズナ（Arabidopsis thaliana）においては、ヘテロ三量体Gタンパク質複合体が自発的にヌクレオチドを交換するため、GPCRはGタンパク質共役シグナル伝達に必要ない。代わりに、7回膜貫通型タンパク質AtRGS1が、リガンド依存性のエンドサイトーシスを介してGタンパク質シグナル伝達を調節し、古典的なアレスチンの関与なしに、シグナル伝達の抑制解除を開始する。今回われわれは、AtRGS1のエンドサイトーシスが、細胞膜の2つの異なるプール、すなわちステロール依存性ドメインと、クラスリンが到達可能な近傍から開始することを見出した。これらのプールはそれぞれに、選ばれた一連の識別因子、活性化因子、アレスチン様アダプター候補を有する。リガンドのアイデンティティー（病原体関連分子パターンflg22または糖のグルコースのいずれか）が、AtRGS1エンドサイトーシスの開始点を決定した。輸送の開始点および軌道が異なると、細胞内の結果が異なった。したがって、このシステムでは、関連するシグナロソーム構造による区画化が、バイアスされたシグナル伝達を促進する。

Citation: J. M. Watkins, T. J. Ross-Elliott, X. Shan, F. Lou, B. Dreyer, M. Tunc-Ozdemir, H. Jia, J. Yang, C. C. Oliveira, L. Wu, Y. Trusov, T. D. Schwochert, P. Krysan, A. M. Jones, Differential regulation of G protein signaling in Arabidopsis through two distinct pathways that internalize AtRGS1. Sci. Signal. 14, eabe4090 (2021).