Biophysical insights into the conformational flexibility of AUX/IAA transcriptional repressors for auxin sensing

Abstract

In plants, AUXIN/INDOLE-3-ACETIC ACID (AUX/IAA) proteins are key transcriptional regulators of plant growth and development. AUX/IAAs integrate repression and auxin sensing functions through intrinsically disordered regions (IDRs), which exhibit a high degree of conformational flexibility. Upon auxin perception, AUX/IAAs undergo polyubiquitylation, follow by proteosomal degradation, culminating in the activation of auxin-driven transcriptional response. In this work, biophysical techniques and computational modeling uncover the AUX/IAA conformational change upon TIR1 binding for auxin perception. These findings reveal conformational heterogeneity, at AUX/IAAs IDRs, which enhance the binding affinity towards TIR1 and AUX/IAAs polyubiquitylation. These insights deepen our understanding of TIR1-AUX/IAA dynamics in auxin perception and the mechanism of multisite polyubiquitylation of IDRs.

In Pflanzen sind AUXIN/INDOL-3-ESSIGSÄURE (AUX/IAA) Proteine wichtige transkriptionelle Regulatoren für das Pflanzenwachstum und die -entwicklung. AUX/IAAs integrieren Repressions- und Auxin-Sensorfunktionen durch intrinsisch ungeordnete Regionen (IDRs), die eine hohe Konformationsflexibilität aufweisen. Nach der Wahrnehmung von Auxin unterliegen AUX/IAAs einer Polyubiquitylierung, gefolgt von proteasomaler Degradation, was zur Aktivierung der durch Auxin gesteuerten transkriptionellen Antwort führt. In dieser Arbeit decken biophysikalische Techniken und Modellierung die AUX/IAA-Konformationsänderung bei der Bindung an TIR1 für die Auxinwahrnehmung auf. Die Ergebnisse zeigen eine konformationelle Heterogenität in den IDRs der AUX/IAAs, die die Bindungsaffinität zu TIR1 und die Polyubiquitylierung von AUX/IAAs erhöht. Diese Erkenntnisse vertiefen unser Verständnis für die TIR1-AUX/IAA-Dynamik bei der Auxinwahrnehmung und den Mechanismus der Multisite-Polyubiquitylierung von IDRs.