Post-transcriptional regulation of phytohormone signal transduction in Arabidopsis immunity

Abstract

In order to study the early and late physiological responses to shifts between pattern triggered immunity and growth a multi-omics targeted approach was developed. Parallel reaction monitoring (PRM) coupled to retention time scheduling quantified ninety-nine proteins in addition to qPCR and LC-MS analysis of thirty-eight transcripts and seven metabolites, respectively. Early PTI responses were upregulation of secondary metabolites and JA biosynthesis pathways in Arabidopsis thaliana Col-0 and a decrease in auxin transporters PINs. Downregulation of photosynthesis proteins was a late response which was maintained after the removal of the elicitor. The myc234 mutant showed little effect on photosynthesis and revealed an important role of the JA Oxidase (JOX2) in the deactivation of JA. Protein turnover rate measurements by LC-MS 15N metabolic labeling corroborated these findings as higher degradations of photosynthesis proteins were observed in the steady state PTI showing post-transcriptional regulation of abundance of target proteins.

Ein gerichteter multi-omics Ansatz wurde zur Untersuchung früher und später molekularer Aspekte des Wechsels zwischen induzierter Immunabwehr und Wachstum in Arabidopsis thaliana entwickelt. Retentionszeit gekoppelte parallel reaction monitoring (PRM) wurde zur Quantifizierung von 99 Proteinen herangezogen ergänzt durch qPCR und LC-MS Messungen der Abundanz von 34 Transkripten und 7 Metaboliten. Zu den frühen Ereignissen zählten die Induktion der Synthese sekundärer Metabolite und der Jasmonsaure (JA) sowie eine Verringerung der Abundanz polarer Auxin Transporter, der PIN Proteine. Eine Minderung der Abundanz der Proteine des Photosynthese Apparates (PAP) wurde als eine spätere Folge deutlich, unabhängig von den Transkriptionsfaktoren MYC2, MYC3 oder MYC4. Die myc234 Mutante enthüllte eine wichtige Rolle der JA Oxidase JOX2 in der Deaktivierung der JA. LC-MS Messungen des Proteinumsatzes mittels 15N metabolischer Proteinmarkierung bestätigten diese Ergebnisse, etwa wurden PAP im Rahmen der Immunabwehr schneller abgebaut. Diese Ergebnisse zeigen post-transkriptionelle Regulation der Abundanz der Zielproteine.