Superoxide dismutase 1 is a multifunctional protein that can act as transcriptional regulator in Arabidopsis

Abstract

Superoxide dismutase 1 (SOD1) has been regarded for more than 50 years as an important, pivotal antioxidant enzyme. Here, the textbook view for SOD1 in Arabidopsis, CSD1, is drastically adjusted by discovering the moonlighting function of CSD1 as transcriptional regulator. It was found that CSD1 features a novel molecular function as a transcriptional regulator in the early salt stress response by binding and regulating the expression of salt-stress responsive genes. Further, a Co-IP experiment followed by mass spectrometry identified 515 (in-)direct interactors of CSD1 and CSD2. The results indicate that the complex formation of CSD proteins is highly dynamic and depends rather on the time point of the stress response than the response towards a specific treatment. Understanding the novel function and the regulation of CSD1 will have major implications on our understanding of plant development and stress tolerance, which is expected to contribute to future breeding strategies.

Superoxide Dismutase 1 (SOD1) wird seit mehr als 50 Jahren als bedeutendes und lebenswichtiges Antioxidans-Enzym betrachtet. In dieser Arbeit wurde die Sicht auf das SOD1 komplementär in Arabidopsis, CSD1, grundlegend verändert, indem die „Moonlighting“ Funktion der CSD1 als transkriptioneller Regulator in der frühen Salzstressantwort durch die Bindung und Regulierung der Expression von Salzstress-sensiblen Genen entdeckt wurde. Außerdem hat ein Co-IP Experiment in Kombination mit einer Massenspektrometrie zur Entdeckung von 515 Interaktoren der CSD1 und CSD2 geführt. Diese Ergebnisse zeigten eine dynamische und eher vom Zeitpunkt als des Stresses abhängige Komplexformierung zwischen CSD1 und mehreren, verschiedenen Interaktionspartnern. Das Verständnis der neuen Funktion und der Regulierung der CSD1 könnten zu großen Fortschritten im Verständnis des Pflanzenwachstums und der abiotischen Stresstoleranz führen.