La phosphorylation des protéines est une modification post-traductionnelle majeure réalisée par les protéines kinases qui font partie intégrante des réseaux de signalisation complexes chez les eucaryotes. La caséine kinase 1 (CK1) est une sérine/thréonine protéine kinase conservée chez les eucaryotes et joue un rôle central chez les plantes et les mammifères en phosphorylant divers substrats.
Malgré l’importance émergente de CK1, la divulgation systématique de sa fonction est encore limitée par l’identification précise des substrats endogènes. L’analyse à haut débit des événements de phosphorylation médiés par CK1 facilitera la caractérisation du substrat endogène et la clarification fonctionnelle de CK1.
La phosphoprotéomique permet un profilage plus efficace du phosphoprotéome in vivo. Une avancée technologique récente en matière d’échantillonnage, l’acquisition indépendante des données (DIA), permet d’identifier et de collecter des phosphopeptides avec une plage d’identification et un débit plus élevés, améliorant ainsi considérablement la sensibilité et la précision des résultats LC-MS.
Dans cette étude, Qu et al. réalisé une phosphoprotéomique quantitative basée sur DIA pour étudier les événements de phosphorylation spécifiques à un site médiés par CK1/AEL chez Arabidopsis. Ils ont identifié 3 985 phosphopeptides dépendants de CK1 et défini 1 032 phosphoprotéines en détectant et en analysant des semis surexprimant des gènes AEL individuels ou dépourvus de fonctions AEL.
Il est intéressant de noter qu’un facteur de transcription à doigt de zinc de type CCCH, C3H17, a été identifié dans l’enrichissement en substrat lié au développement embryonnaire. D’autres études biochimiques et génétiques ont prouvé que les AEL favorisent la stabilité des protéines et l’activité transcriptionnelle de C3H17 par la phosphorylation afin de réguler le développement de l’embryon végétal, fournissant ainsi des indices informatifs sur une régulation complexe du développement reproducteur des plantes.
Par la suite, quatre nouveaux motifs de substrat CK1 ont été enrichis en phosphopeptides régulés positivement par CK1 et vérifiés. La recherche dans la base de données de protéines d’Arabidopsis avec ces motifs donne plusieurs processus biologiques non signalés que la phosphorylation médiée par CK1 peut impliquer, ainsi que de nouveaux substrats putatifs ou de nouveaux mécanismes dans des processus biologiques connus.
Comme CK1 est hautement conservé chez les eucaryotes, ils ont effectué des recherches dans les bases de données de protéines de riz, de souris et humaines avec les motifs vérifiés et enrichi 2 099 processus biologiques conservés chez les animaux et les plantes, ce qui élargit considérablement la gamme potentielle de substrats et le mécanisme possible de CK1, et facilite la études fonctionnelles et élaboration du mécanisme de CK1. Dans un cadre plus large, ces données fournissent un aperçu de la fonction conservée de CK1 chez les plantes et les animaux.
Cette étude a obtenu des phosphopeptides dépendants de CK1 et des protéines phosphorylées ainsi que des motifs de substrat de CK1 par analyse phosphoprotéomique. L’analyse fonctionnelle du substrat C3H17 a élucidé le mécanisme de régulation de la phosphorylation médiée par CK1 dans le développement embryonnaire.
Ces fonctions conservées et ces substrats nouvellement prédits aideront à étudier les rôles essentiels et généraux des CK1 d’une espèce à l’autre, ouvrant ainsi de nouvelles voies pour l’étude de la fonction des gènes dans le contexte de la recherche fondamentale et pour des applications en médecine translationnelle.
L’étude est publiée dans la revue Bulletin scientifique.
Plus d’information:
Li Qu et al, La phosphoprotéomique globale basée sur l’acquisition indépendante des données révèle les divers rôles de la caséine kinase 1 dans le développement des plantes, Bulletin scientifique (2023). DOI : 10.1016/j.scib.2023.08.017