Une équipe de recherche, dirigée par le professeur Zhang Jinsong de l’Institut de génétique et de biologie du développement (IGDB) de l’Académie chinoise des sciences, a révélé des informations sur le mécanisme par lequel la protéine membranaire MHZ3 collabore avec le récepteur de l’éthylène pour réguler la phosphorylation d’OsCTR2 (CONSTITUTIVE TRIPLE RESPONSE2), contrôlant ainsi le changement de la signalisation de l’éthylène dans le riz.
Le papier est publié dans le journal Nature Communications.
Les plantes ne peuvent pas échapper à un environnement défavorable en se déplaçant comme le font les animaux. Au lieu de cela, elles s’adaptent aux environnements changeants en régulant de manière dynamique les niveaux d’hormones dans leur corps.
L’éthylène est une hormone gazeuse classique présente dans les plantes qui peut se diffuser librement entre les cellules, les tissus et les individus. De courtes périodes d’exposition à l’éthylène peuvent améliorer l’adaptabilité des plantes, tandis qu’une exposition prolongée à l’éthylène peut nuire à la croissance et au développement des plantes. Ces caractéristiques de l’éthylène suggèrent que l’initiation et la fin de la signalisation de l’éthylène devraient être un processus rapide.
Cependant, la compréhension des premiers événements dans la signalisation de l’éthylène reste limitée.
L’équipe de Zhang a utilisé le phosphorylation rapide d’OsCTR2, un régulateur négatif de la signalisation de l’éthylène du riz, en réponse à l’éthylène comme mesure sensible de l’activation du signal. L’analyse d’un mutant de riz mhz3 insensible à l’éthylène a révélé que MHZ3 interagit avec les récepteurs de l’éthylène pour favoriser la phosphorylation d’OsCTR2.
L’analyse de l’épistasie a indiqué que les récepteurs MHZ3 et d’éthylène sont interdépendants pour faciliter la phosphorylation d’OsCTR2. Les récepteurs MHZ3 et d’éthylène sont colocalisés sur la membrane du réticulum endoplasmique.
Dans l’air, MHZ3 interagit avec les récepteurs d’éthylène de la sous-famille I et de la sous-famille II pour stabiliser la liaison des récepteurs d’éthylène avec OsCTR2, favorisant la fixation d’OsCTR2 à la membrane du réticulum endoplasmique, et maintenant ainsi l’activité de phosphorylation d’OsCTR2 et désactivant la signalisation de l’éthylène.
Le traitement à l’éthylène perturbe la liaison au sein du complexe récepteur MHZ3-OsCTR2, réduit la phosphorylation d’OsCTR2 et initie la signalisation de l’éthylène en aval.
Des recherches antérieures menées par la même équipe ont montré que MHZ3 est un facteur stabilisateur du régulateur positif OsEIN2 dans la voie de signalisation de l’éthylène du riz, jouant un rôle régulateur positif. Cette étude a également révélé que MHZ3 interagit avec les récepteurs de l’éthylène pour réguler la phosphorylation d’OsCTR2, participant ainsi aux premiers événements de la signalisation de l’éthylène et jouant un rôle régulateur négatif.
L’étude a permis de mettre en évidence le double rôle de MHZ3 dans la voie de signalisation de l’éthylène. En l’absence d’éthylène, MHZ3 interagit avec les récepteurs de l’éthylène pour maintenir la phosphorylation d’OsCTR2, ce qui maintient OsCTR2 actif et désactive la signalisation de l’éthylène.
En présence d’éthylène, l’interaction entre MHZ3 et les récepteurs s’affaiblit, entraînant la désactivation d’OsCTR2, tandis que MHZ3 redirige et stabilise OsEIN2, maintenant la signalisation de l’éthylène active.
Cette recherche fournit des informations importantes sur les premiers événements de la cascade de signalisation de l’éthylène et peut également offrir un paradigme conceptuel applicable à d’autres voies de signalisation.
Plus d’informations :
Xin-Kai Li et al, La protéine membranaire MHZ3 régule l’activation/désactivation de la signalisation de l’éthylène dans le riz, Nature Communications (2024). DOI : 10.1038/s41467-024-50290-4