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动态上下文相关调控合成基因回路中生长素反馈信号。

Dynamic context-dependent regulation of auxin feedback signaling in synthetic gene circuits.

机构信息

Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas (CBGP), Universidad Politécnica de Madrid (UPM)-Instituto Nacional de Investigación Agraria y Alimentaria (INIA/CSIC), 28223 Madrid, Spain.

出版信息

Proc Natl Acad Sci U S A. 2023 Oct 17;120(42):e2309007120. doi: 10.1073/pnas.2309007120. Epub 2023 Oct 9.

DOI:10.1073/pnas.2309007120
PMID:37812708
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC10589675/
Abstract

Phytohormone auxin plays a key role in regulating plant organogenesis. However, understanding the complex feedback signaling network that involves at least 29 proteins in Arabidopsis in the dynamic context remains a significant challenge. To address this, we transplanted an auxin-responsive feedback circuit responsible for plant organogenesis into yeast. By generating dynamic microfluidic conditions controlling gene expression, protein degradation, and binding affinity of auxin response factors to DNA, we illuminate feedback signal processing principles in hormone-driven gene expression. In particular, we recorded the regulatory mode shift between stimuli counting and rapid signal integration that is context-dependent. Overall, our study offers mechanistic insights into dynamic auxin response interplay trackable by synthetic gene circuits, thereby offering instructions for engineering plant architecture.

摘要

植物激素生长素在调节植物器官发生中起着关键作用。然而,在动态环境下,理解涉及拟南芥中至少 29 种蛋白质的复杂反馈信号网络仍然是一个重大挑战。为了解决这个问题,我们将负责植物器官发生的生长素反应反馈回路移植到酵母中。通过产生动态微流控条件来控制基因表达、蛋白质降解以及生长素反应因子与 DNA 的结合亲和力,我们阐明了激素驱动基因表达中的反馈信号处理原理。特别是,我们记录了在刺激计数和快速信号整合之间的调节模式转变,这种转变是上下文相关的。总的来说,我们的研究提供了对动态生长素反应相互作用的机制见解,这些相互作用可以通过合成基因回路进行跟踪,从而为植物结构工程提供指导。

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