Published December 1, 2019
| Version v1
Publication
Open
A phenotype-directed chemical screen identifies ponalrestat as an inhibitor of the plant flavin monooxygenase YUCCA in auxin biosynthesis
Creators
- 1. Southern University of Science and Technology
- 2. Peking University
- 3. Beijing National Laboratory for Molecular Sciences
- 4. Center for Life Sciences
- 5. Max Planck Institute for Plant Breeding Research
- 6. Salk Institute for Biological Studies
Description
Plant development is regulated by both synergistic and antagonistic interactions of different phytohormones, including a complex crosstalk between ethylene and auxin. For instance, auxin and ethylene synergistically control primary root elongation and root hair formation. However, a lack of chemical agents that specifically modulate ethylene or auxin production has precluded precise delineation of the contribution of each hormone to root development. Here, we performed a chemical genetic screen based on the recovery of root growth in ethylene-related Arabidopsis mutants with constitutive "short root" phenotypes (eto1–2 and ctr1–1). We found that ponalrestat exposure recovers root elongation in these mutants in an ethylene signal–independent manner. Genetic and pharmacological investigations revealed that ponalrestat inhibits the enzymatic activity of the flavin-containing monooxygenase YUCCA, which catalyzes the rate-limiting step of the indole-3-pyruvic acid branch of the auxin biosynthesis pathway. In summary, our findings have identified a YUCCA inhibitor that may be useful as a chemical tool to dissect the distinct steps in auxin biosynthesis and in the regulation of root development.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
يتم تنظيم تطور النبات من خلال كل من التفاعلات التآزرية والعدائية للهرمونات النباتية المختلفة، بما في ذلك نقطة تقاطع معقدة بين الإيثيلين والأوكسين. على سبيل المثال، يتحكم الأوكسين والإيثيلين بشكل تآزري في استطالة الجذر الأولية وتكوين شعر الجذر. ومع ذلك، فإن نقص العوامل الكيميائية التي تعدل على وجه التحديد إنتاج الإيثيلين أو الأوكسين قد حال دون التحديد الدقيق لمساهمة كل هرمون في تطوير الجذر. هنا، أجرينا فحصًا وراثيًا كيميائيًا يعتمد على استعادة نمو الجذر في طفرات الأرابيدوبسيس المرتبطة بالإيثيلين مع الأنماط الظاهرية المكونة "للجذر القصير" (eto1 -2 و ctr1 -1). وجدنا أن التعرض لبونالريستات يستعيد استطالة الجذر في هذه الطفرات بطريقة مستقلة عن إشارة الإيثيلين. كشفت الفحوصات الجينية والدوائية أن بونالريستات يثبط النشاط الأنزيمي لأنزيم يوكا الأحادي الأكسجين المحتوي على الفلافين، والذي يحفز خطوة الحد من معدل فرع حمض الإندول-3 -بيروفيك لمسار التخليق الحيوي للأوكسين. باختصار، حددت النتائج التي توصلنا إليها مثبط يوكا الذي قد يكون مفيدًا كأداة كيميائية لتشريح الخطوات المتميزة في التخليق الحيوي للأوكسين وفي تنظيم تطور الجذر.Translated Description (French)
Le développement des plantes est régulé par des interactions synergiques et antagonistes de différentes phytohormones, y compris une diaphonie complexe entre l'éthylène et l'auxine. Par exemple, l'auxine et l'éthylène contrôlent de manière synergique l'élongation primaire des racines et la formation des poils racinaires. Cependant, un manque d'agents chimiques qui modulent spécifiquement la production d'éthylène ou d'auxine a empêché une délimitation précise de la contribution de chaque hormone au développement des racines. Ici, nous avons effectué un criblage génétique chimique basé sur la récupération de la croissance racinaire chez des mutants Arabidopsis liés à l'éthylène avec des phénotypes constitutifs de « racine courte » (eto1-2 et ctr1–1). Nous avons constaté que l'exposition au ponalrestat récupère l'élongation des racines chez ces mutants d'une manière indépendante du signal de l'éthylène. Les investigations génétiques et pharmacologiques ont révélé que le ponalrestat inhibe l'activité enzymatique de la monooxygénase contenant de la flavine YUCCA, qui catalyse l'étape de limitation de la vitesse de la branche acide indole-3-pyruvique de la voie de biosynthèse des auxines. En résumé, nos résultats ont identifié un inhibiteur DU YUCCA qui peut être utile comme outil chimique pour disséquer les étapes distinctes de la biosynthèse des auxines et de la régulation du développement racinaire.Translated Description (Spanish)
El desarrollo de las plantas está regulado por interacciones sinérgicas y antagonistas de diferentes fitohormonas, incluida una compleja diafonía entre etileno y auxina. Por ejemplo, la auxina y el etileno controlan sinérgicamente el alargamiento primario de la raíz y la formación de vello radicular. Sin embargo, la falta de agentes químicos que modulen específicamente la producción de etileno o auxinas ha impedido la delineación precisa de la contribución de cada hormona al desarrollo de las raíces. Aquí, realizamos un cribado genético químico basado en la recuperación del crecimiento radicular en mutantes de Arabidopsis relacionados con etileno con fenotipos constitutivos de "raíz corta" (eto1–2 y ctr1–1). Descubrimos que la exposición al ponalrestat recupera el alargamiento de la raíz en estos mutantes de una manera independiente de la señal de etileno. Las investigaciones genéticas y farmacológicas revelaron que el ponalrestat inhibe la actividad enzimática de la monooxigenasa que contiene flavina YUCCA, que cataliza la etapa limitante de la velocidad de la rama del ácido indol-3-pirúvico de la vía de biosíntesis de auxinas. En resumen, nuestros hallazgos han identificado un inhibidor de la YUCA que puede ser útil como herramienta química para diseccionar los distintos pasos en la biosíntesis de auxinas y en la regulación del desarrollo de las raíces.Files
pdf.pdf
Files
(16.1 kB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:aa76ebc9919d5325b175ab18711dd0bd
|
16.1 kB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تحدد شاشة كيميائية موجهة نحو النمط الظاهري بونالريستات كمثبط لفلافين النبات أحادي الأكسجين يوكا في التخليق الحيوي للأوكسين
- Translated title (French)
- Un criblage chimique dirigé par phénotype identifie le ponalrestat comme un inhibiteur de la flavine monooxygénase végétale YUCCA dans la biosynthèse des auxines
- Translated title (Spanish)
- Un cribado químico dirigido al fenotipo identifica el ponalrestat como inhibidor de la flavina monooxigenasa vegetal YUCCA en la biosíntesis de auxinas
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W2986418883
- DOI
- 10.1074/jbc.ra119.010480
References
- https://openalex.org/W1964301144
- https://openalex.org/W1965611205
- https://openalex.org/W1969058459
- https://openalex.org/W1973453874
- https://openalex.org/W1979902100
- https://openalex.org/W1991862319
- https://openalex.org/W1992192125
- https://openalex.org/W1993445042
- https://openalex.org/W2012241965
- https://openalex.org/W2012356760
- https://openalex.org/W2015065370
- https://openalex.org/W2030216833
- https://openalex.org/W2047333607
- https://openalex.org/W2055323344
- https://openalex.org/W2067415049
- https://openalex.org/W2069013709
- https://openalex.org/W2070719504
- https://openalex.org/W2072216476
- https://openalex.org/W2082311696
- https://openalex.org/W2096928045
- https://openalex.org/W2098136008
- https://openalex.org/W2098382831
- https://openalex.org/W2102652691
- https://openalex.org/W2110191056
- https://openalex.org/W2110217865
- https://openalex.org/W2110720408
- https://openalex.org/W2148367428
- https://openalex.org/W2148751085
- https://openalex.org/W2150851093
- https://openalex.org/W2150943030
- https://openalex.org/W2152301430
- https://openalex.org/W2152633089
- https://openalex.org/W2157884913
- https://openalex.org/W2158957969
- https://openalex.org/W2162277706
- https://openalex.org/W2162808103
- https://openalex.org/W2164185725
- https://openalex.org/W2166878800
- https://openalex.org/W2170657163
- https://openalex.org/W2171941327
- https://openalex.org/W2172993862
- https://openalex.org/W2226548363
- https://openalex.org/W2345588086
- https://openalex.org/W2593512382
- https://openalex.org/W2765628147
- https://openalex.org/W2802165602
- https://openalex.org/W2883579762
- https://openalex.org/W4231183055