دانلود رایگان ترجمه مقاله خانواده ژن Aux/IAA در گیاهان (نشریه MDPI 2018) (ترجمه رایگان – برنزی ⭐️)

خانواده ژن Aux/IAA در گیاهان: ساختار مولکولی، تنظیم و عملکرد

Aux/IAA Gene Family in Plants: Molecular Structure, Regulation, and Function

چکیده
1-مقدمه
2- شناسایی، تکثیر ژن، و ساختار مولکولی پروتئین Aux / IAA در گیاهان
3- برهمکنش پروتئین Aux / IAA در گیاهان
4- پروتئین Aux / IAA ممکن است در سطوح مختلف تنظیم شود
5- نقشهای عملکردی ژنهای Aux / IAA در طی روند رشد و رشد گیاهان
6-نتیجه گیری ومطالعات اینده

چکیده
 اکسین نقش مهمی در پاسخ های سلولی و رشدی گیاهان در طول عمر خود ایفا می کند. گیاهان سریعا قادر به پاسخ به تغییرات در سطوح اکسین هستند و این پاسخ ها شامل چندین دسته اصلی از ژن های حساس به اکسین از جمله اکسین / اندول -3 اسیدهای اسید (AUX / IAA)، خانواده فاکتور پاسخ اکسین، RNA اکسین کوچک تنظیم نشده(SAUR) و خانواده حساس به اکسین Gretchen Hagen3(GH3) می باشند. پروتئین های Aux/IAA پروتئین های هسته ای کوتاه عمر می باشند که شامل چندین حوزه یا دامنه حفاظت شده هستند که توسط خانواده پاسخ ژن اولیه اکسین کد گذاری می شوند. این پروتئین ها دامنه های خاصی دارند که با ARF ها برهمکنش دارند و مانع از رونویسی ژن های فعال ARF ها می شوند. مطالعات مولکولی نشان داده است که اعضای خانواده Aux / IAA می توانند دیمر های متنوعی با ARF ها را برای تنظیم ژن ها به روش های مختلف تشکیل دهند. تجزیه و تحلیل عملکردی اعضای خانواده Aux / IAA نشان داده است که آنها نقش های مختلفی در توسعه گیاهان مانند رشد ریشه، رشد ساقه و رسیدن میوه دارند. در این بررسی، به تازگی کشف شده در مورد مشخصات مولکولی، مقررات، و پروتئین پروتئین برهمکنش پروتئین Aux / IAA مورد بحث قرار گرفته است. این جزئیات بینش جدیدی را در مورد مولکولی عملکرد Aux / IAA در پروسه های رشد گیاه فراهم می کند.
1- مقدمه
در گیاهان، بسیاری از فرایندهای تکاملی، از قبیل تشکیل بافت آوندی، ایجاد ریشه اتخاذ، پاسخهای تروپیستیک، غالبیت راسی، و رشد گل و میوه، به طور دقیق توسط اکسین تنظیم شده است. اکسین نیز بر فرآیندهای سلولی مانند تقسیم سلولی، بزرگ شدن و تمایز تأثیر می گذارد. [1-4]. تغییرات مکانی و مکانی دینامیکی در سطوح اکسین می تواند به طور دقیق و سریع به برنامه ریزی ژن منجر شود که نیازمند واکنش زودهنگام اکسین، مانند خانواده اکسین/ ایندول 3- استیک اسید(Aux / IAA)، فاکتور پاسخ اکسین (ARF) RNA (SAUR) کوچک شده با اکسین (SAUR)، آمینوسیکل پروپان 1-کربوکسیلیک اسید سنتاز (ACS)، گلوتاتیون S-ترانسفراز مانند GH2 / 4 و خانواده هژن 3 (GH3) [3، است. در میان این ژن ها، اعضای خانواده Aux / IAA به عنوان پروتئین های هسته ای کوتاه مدت شناخته شده اند که نقش مهمی در سرکوب سطوح بیان ژن های فعال ARF ها ایفا می کنند (7-8) همچنین نشان داده شده است که تنظیم رونویسی شده توسط اکسین منحصرا به عملکرد Aux / IAA وابسته است (9) پروتئین های Aux / IAA برای اتصال به ARF ها پیشنهاد شده اند و از عدم فعال شدن ژن های واکنش اکسین در غیاب اکسین جلوگیری می کنند. در سطوح بالای اکسین، این پروتئین ها می توانند با ارتباط با گیرنده های AUXIN (TIR1 / AFB) و سپس از طریق پروتئازوم 26S [10-12] تخریب شوند ARF های منتشر شده بیان عبارات ژن های واکنش اکسین را تنظیم می کنند (10)
ترکیبات مختلف پروتئینی TIR1 / AFB-AUX / IAA معمولا دارای وابستگی متفاوتی به اکسین هستند و سطوح اکسین در بافت های مختلف و فازهای رشد متفاوت است که منجر به اثرات متمایز کننده اکسین می شود (9،11،13،14) بنابراین، تغییر دینامیکی فضایی و زمانی در سطوح اکسین می تواند به صورت سیگنالینگ مجدد برنامه ریزی ژنی تبدیل شود، در نتیجه تنظیم فرآیندهای رشد و رشد گیاه به روش دقیق را به دنبال دارد.
در دو دهه گذشته جهش در ژنهای Aux / IAA در آرابیدوپسیز به شدت مورد مطالعه قرار گرفته است و این مطالعات نشان داده است که اعضای این خانواده در فرآیند رشد و رشد گیاهان متمایز هستند [15-18]. تا به امروز، 29 عضو خانواده Aux / IAA در آرابیدوپسیز جدا شده اند [18-20]. در همین حال، بسیاری از ژنهای نامزد که به طور بالقوه ثبات پروتئین Aux / IAA را تنظیم می کنند نیز شناسایی شده اند [21،22]. قابل توجه است که تعداد زیادی از اعضای خانواده Aux / IAA نیز در سایر گیاهان از جمله اکالیپتوس گرندیس، لاکوپرسیکون Solanum، Cucumis sativus، Populus trichocarpa، Zea mays و Oryza sativa [23-29] شناسایی شده است. به تازگی، از طریق روش ترکیبی از روش های فیزیولوژیکی، ژنتیکی، مولکولی و بیوشیمیایی، به طور فزاینده اطلاعات جدیدی در مورد مکانیسم های Aux / IAA در تنظیم ترشح سیگنال اکسین و تخریب اکسین به دست آمده است و این اطلاعات فرصت های ارزشمند برای روشن ساختن توسعه فرآیندهای تنظیم شده توسط سیگنالینگ اکسین در گیاهان. در این بررسی، پیشرفت های اخیر در نقش Aux / IAA در تنظیم رشد و پیشرفت گیاه، و همچنین بینش های جهانی و جدیدی در زمینه مکانیزم های مولکولی این فرآیند، ارائه شده است.

Abstract

Auxin plays a crucial role in the diverse cellular and developmental responses of plants across their lifespan. Plants can quickly sense and respond to changes in auxin levels, and these responses involve several major classes of auxin-responsive genes, including the Auxin/Indole-3-Acetic Acid (Aux/IAA) family, the auxin response factor (ARF) family, small auxin upregulated RNA (SAUR), and the auxin-responsive Gretchen Hagen3 (GH3) family. Aux/IAA proteins are short-lived nuclear proteins comprising several highly conserved domains that are encoded by the auxin early response gene family. These proteins have specific domains that interact with ARFs and inhibit the transcription of genes activated by ARFs. Molecular studies have revealed that Aux/IAA family members can form diverse dimers with ARFs to regulate genes in various ways. Functional analyses of Aux/IAA family members have indicated that they have various roles in plant development, such as root development, shoot growth, and fruit ripening. In this review, recently discovered details regarding the molecular characteristics, regulation, and protein–protein interactions of the Aux/IAA proteins are discussed. These details provide new insights into the molecular basis of the Aux/IAA protein functions in plant developmental processes.

1- Introduction

In plants, many developmental processes are finely tuned by auxin, such as vascular tissue formation, adventitious root initiation, tropistic responses, apical dominance, and flower and fruit development. Auxin also affects cellular processes, such as cell division, enlargement, and differentiation [1–4]. Dynamic spatial and temporal changes in auxin levels can trigger gene reprogramming precisely and rapidly, which requires auxin early response genes, such as the Auxin/Indole-3-Acetic Acid (Aux/IAA) family, the auxin response factor (ARF) family, small auxin upregulated RNA (SAUR), aminocyclopropane-1-carboxylic acid synthase (ACS), glutathione-S-transferase (GH2/4-like), and the auxin-responsive Gretchen Hagen3 (GH3) family [3,5,6]. Among these genes, Aux/IAA family members have been identified as short-lived nuclear proteins that play a crucial role in repressing the expression levels of genes activated by ARFs [7,8]. It has also been demonstrated that auxin-mediated transcriptional regulation is exclusively dependent on the functions of Aux/IAA [9]. Aux/IAA proteins have been suggested to bind with ARFs and prevent activation of auxin-responsive genes in the absence of auxin. At high auxin levels, these proteins can be ubiquitinated by interacting with TRANSPORT INHIBITOR RESPONSE 1/AUXIN SIGNALING F-BOX (TIR1/AFB) receptors and subsequently degraded via the 26S proteasome [10–12]. The released ARFs regulate the expression of auxin-responsive genes [10]. The different TIR1/AFB-Aux/IAA protein combinations usually have differential auxin-binding affinities, and the auxin levels are different in different tissues and developmental phases, which results in distinct auxin-sensing effects [9,11,13,14]. Thus, the spatial–temporal dynamic change in auxin levels can be finely transformed into gene reprogramming signaling, thereby regulating the processes of plant growth and development in a precise manner.

Over the past two decades, mutations in Aux/IAA genes have been intensely studied in Arabidopsis, and these studies have revealed that the members of this family display distinct functions in plant growth and development processes [15–18]. To date, 29 Aux/IAA gene family members in Arabidopsis have been isolated [18–20]. Meanwhile, many candidate genes that potentially regulate the stability of Aux/IAA proteins have also been identified [21,22]. It is noteworthy that a large number of Aux/IAA family members have also been identified in other plants, including Eucalyptus grandis, Solanum lycopersicon, Cucumis sativus, Populus trichocarpa, Zea mays, and Oryza sativa [23–29]. Recently, through the combined application of physiological, genetic, molecular, and biochemical methods, increasingly abundant new information regarding the mechanisms of Aux/IAA in regulating auxin signal transduction and auxin degradation has been obtained, and this information provides valuable opportunities to clarify the developmental processes fine-tuned by auxin signaling in plants. In this review, recent advances in the roles of Aux/IAA in regulating plant growth and development, as well as global and new insights into the underlying molecular mechanisms of these processes, will be presented..

خانواده ژن Aux/IAA در گیاهان: ساختار مولکولی، تنظیم و عملکرد

Aux/IAA Gene Family in Plants: Molecular Structure, Regulation, and Function