Published September 9, 2015
| Version v1
Publication
Open
Biochemical and Structural Insights into the Mechanism of DNA Recognition by Arabidopsis ETHYLENE INSENSITIVE3
Creators
- 1. Peking University
- 2. Center for Life Sciences
Description
Gaseous hormone ethylene regulates numerous stress responses and developmental adaptations in plants by controlling gene expression via transcription factors ETHYLENE INSENSITIVE3 (EIN3) and EIN3-Like1 (EIL1). However, our knowledge regarding to the accurate definition of DNA-binding domains (DBDs) within EIN3 and also the mechanism of specific DNA recognition by EIN3 is limited. Here, we identify EIN3 82-352 and 174-306 as the optimal and core DBDs, respectively. Results from systematic biochemical analyses reveal that both the number of EIN3-binding sites (EBSs) and the spacing length between two EBSs affect the binding affinity of EIN3; accordingly, a new DNA probe which has higher affinity with EIN3 than ERF1 is also designed. Furthermore, we show that palindromic repeat sequences in ERF1 promoter are not necessary for EIN3 binding. Finally, we provide, to our knowledge, the first crystal structure of EIN3 core DBD, which contains amino acid residues essential for DNA binding and signaling. Collectively, these data suggest the detailed mechanism of DNA recognition by EIN3 and provide an in-depth view at molecular level for the transcriptional regulation mediated by EIN3.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
ينظم هرمون الإيثيلين الغازي العديد من استجابات الإجهاد والتكيفات التنموية في النباتات من خلال التحكم في التعبير الجيني عن طريق عوامل النسخ الإيثيلين INSENSITIVE3 (EIN3) و EIN3 - Like1 (EIL1). ومع ذلك، فإن معرفتنا فيما يتعلق بالتعريف الدقيق لمجالات ربط الحمض النووي (DBDs) داخل EIN3 وكذلك آلية التعرف على الحمض النووي المحدد من قبل EIN3 محدودة. هنا، نحدد EIN3 82-352 و 174-306 على أنها قواعد البيانات المثلى والأساسية، على التوالي. تكشف نتائج التحليلات البيوكيميائية المنهجية أن كل من عدد مواقع ربط EIN3 (EBSs) وطول التباعد بين موقعين EBSs يؤثران على التقارب الملزم لـ EIN3 ؛ وفقًا لذلك، تم تصميم مسبار الحمض النووي الجديد الذي له تقارب أعلى مع EIN3 من ERF1 أيضًا. علاوة على ذلك، نظهر أن تسلسلات التكرار المتناظرة في معزز ERF1 ليست ضرورية لربط EIN3. أخيرًا، نقدم، على حد علمنا، أول بنية بلورية لنواة EIN3 DBD، والتي تحتوي على بقايا الأحماض الأمينية الضرورية لربط الحمض النووي وإرسال الإشارات. بشكل جماعي، تشير هذه البيانات إلى الآلية التفصيلية للتعرف على الحمض النووي بواسطة EIN3 وتوفر نظرة متعمقة على المستوى الجزيئي لتنظيم النسخ بوساطة EIN3.Translated Description (French)
L'hormone gazeuse éthylène régule de nombreuses réponses au stress et adaptations du développement chez les plantes en contrôlant l'expression des gènes via les facteurs de transcription ÉTHYLÈNE INSENSITIVE3 (EIN3) et EIN3-Like1 (EIL1). Cependant, nos connaissances concernant la définition précise des domaines de liaison à l'ADN (DBD) dans EIN3 et également le mécanisme de reconnaissance de l'ADN spécifique par EIN3 sont limitées. Ici, nous identifions EIN3 82-352 et 174-306 comme les DBD optimales et de base, respectivement. Les résultats des analyses biochimiques systématiques révèlent que le nombre de sites de liaison à l'EIN3 (EBS) et la longueur d'espacement entre deux EBS affectent l'affinité de liaison de l'EIN3 ; en conséquence, une nouvelle sonde d'ADN qui a une affinité plus élevée avec l'EIN3 que l'ERF1 est également conçue. De plus, nous montrons que les séquences répétées palindromiques dans le promoteur ERF1 ne sont pas nécessaires pour la liaison à l'EIN3. Enfin, nous fournissons, à notre connaissance, la première structure cristalline du noyau DBD EIN3, qui contient des résidus d'acides aminés essentiels à la liaison et à la signalisation de l'ADN. Collectivement, ces données suggèrent le mécanisme détaillé de la reconnaissance de l'ADN par EIN3 et fournissent une vue approfondie au niveau moléculaire pour la régulation transcriptionnelle médiée par EIN3.Translated Description (Spanish)
La hormona gaseosa etileno regula numerosas respuestas al estrés y adaptaciones del desarrollo en las plantas mediante el control de la expresión génica a través de los factores de transcripción ETILENO INSENSITIVE3 (EIN3) y EIN3-Like1 (EIL1). Sin embargo, nuestro conocimiento con respecto a la definición precisa de los dominios de unión al ADN (DBD) dentro de EIN3 y también el mecanismo de reconocimiento específico del ADN por EIN3 es limitado. Aquí, identificamos EIN3 82-352 y 174-306 como los DBD óptimos y básicos, respectivamente. Los resultados de los análisis bioquímicos sistemáticos revelan que tanto la cantidad de sitios de unión a EIN3 (EBS) como la longitud de separación entre dos EBS afectan la afinidad de unión de EIN3; en consecuencia, también se diseña una nueva sonda de ADN que tiene mayor afinidad con EIN3 que ERF1. Además, mostramos que las secuencias de repetición palindrómicas en el promotor ERF1 no son necesarias para la unión a EIN3. Finalmente, proporcionamos, según nuestro conocimiento, la primera estructura cristalina del DBD del núcleo de EIN3, que contiene residuos de aminoácidos esenciales para la unión y señalización del ADN. En conjunto, estos datos sugieren el mecanismo detallado de reconocimiento de ADN por EIN3 y proporcionan una visión en profundidad a nivel molecular para la regulación transcripcional mediada por EIN3.Files
journal.pone.0137439&type=printable.pdf
Files
(4.9 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:e57139701b21b89588e9725934da48f9
|
4.9 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- الرؤى البيوكيميائية والهيكلية لآلية التعرف على الحمض النووي من قبل Arabidopsis ETHYLENE INSENSITIVE3
- Translated title (French)
- Aperçu biochimique et structurel du mécanisme de reconnaissance de l'ADN par Arabidopsis ETHYLENE INSENSITIVE3
- Translated title (Spanish)
- Conocimientos bioquímicos y estructurales sobre el mecanismo de reconocimiento de ADN por Arabidopsis ETHYLENE INSENSITIVE3
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W1846808573
- DOI
- 10.1371/journal.pone.0137439
References
- https://openalex.org/W1539796472
- https://openalex.org/W1913862483
- https://openalex.org/W1964301144
- https://openalex.org/W1968045168
- https://openalex.org/W1981546231
- https://openalex.org/W1985774720
- https://openalex.org/W1992192125
- https://openalex.org/W1997246329
- https://openalex.org/W2004377868
- https://openalex.org/W2005223417
- https://openalex.org/W2008748499
- https://openalex.org/W2011929061
- https://openalex.org/W2012356760
- https://openalex.org/W2012927918
- https://openalex.org/W2013767143
- https://openalex.org/W2015065370
- https://openalex.org/W2019207089
- https://openalex.org/W2030216833
- https://openalex.org/W2030517878
- https://openalex.org/W2038840577
- https://openalex.org/W2041312551
- https://openalex.org/W2046641364
- https://openalex.org/W2050894788
- https://openalex.org/W2052749821
- https://openalex.org/W2052821301
- https://openalex.org/W2069013709
- https://openalex.org/W2074823303
- https://openalex.org/W2079440628
- https://openalex.org/W2085512599
- https://openalex.org/W2086470849
- https://openalex.org/W2098136008
- https://openalex.org/W2099267861
- https://openalex.org/W2108921801
- https://openalex.org/W2124026197
- https://openalex.org/W2129862056
- https://openalex.org/W2131572146
- https://openalex.org/W2133009404
- https://openalex.org/W2134499593
- https://openalex.org/W2138026076
- https://openalex.org/W2139714472
- https://openalex.org/W2144361963
- https://openalex.org/W2146577134
- https://openalex.org/W2146637206
- https://openalex.org/W2151499142
- https://openalex.org/W2152622447
- https://openalex.org/W2156687969
- https://openalex.org/W2158628605
- https://openalex.org/W2159211495
- https://openalex.org/W2160901052
- https://openalex.org/W2162277706
- https://openalex.org/W2162569762
- https://openalex.org/W2162808103
- https://openalex.org/W2163341755
- https://openalex.org/W2165213978
- https://openalex.org/W2180229411