拟南芥AtGADD45a1/2-AtRACK1A复合体在DNA损伤应答中的新功能解析

研究人员揭示了拟南芥中哺乳动物GADD45A同源蛋白AtGADD45a1/AtGADD45a2通过结合支架蛋白AtRACK1A形成复合体，调控DNA损伤应答（DDR）通路的新机制。该研究通过CRISPR/Cas9构建突变体，发现atgadd45a1/atgadd45a2单突变体对基因毒素敏感，双突变体胚胎致死；结合免疫沉淀-质谱与AlphaFold3预测明确了蛋白互作结构域，并证实突变体协调影响AtBRCA1、AtRAD51等DDR关键基因表达，为植物特异性DDR研究提供新视角。

　　

DNA损伤（DNA damage）由紫外线辐射和化学诱变剂等环境胁迫触发，严重威胁植物的基因组完整性，因此需要高效的DNA损伤应答（DDR）通路来应对。尽管哺乳动物的DDR机制已被广泛研究，但植物DDR领域仍相对缺乏深入探索。本研究聚焦拟南芥（Arabidopsis thaliana）中哺乳动物生长阻滞与DNA损伤45A（GADD45A）的同源蛋白——AtGADD45a1和AtGADD45a2。通过CRISPR/Cas9技术构建的atgadd45a1和atgadd45a2单突变体对泽霉素（Zeocin）、丝裂霉素C（mitomycin C）、羟基脲（hydroxyurea）和甲磺酸甲酯（methyl methanesulfonate）等多种基因毒素表现出超敏反应，具体表现为根伸长受抑制和分生组织细胞增殖减少。在正常生长条件下，这些突变体与野生型Col-0相比，开花时间略微延迟且生物量降低，而双突变体则导致胚胎致死，表明AtGADD45a1和AtGADD45a2功能存在冗余性。免疫沉淀-质谱分析发现，支架蛋白AtRACK1A作为多功能信号节点，是AtGADD45a1/2的结合伙伴。AlphaFold3结构预测进一步揭示了AtGADD45a1保守的Ribosomal_L7Ae结构域与AtRACK1A的WD40重复序列之间存在关键互作残基。后续研究表明，AtRACK1A同样参与基因毒性应激响应。RT-qPCR分析显示，atgadd45a1-2、atgadd45a2-1和atrack1a-2突变体能协同调控DDR相关基因（如AtBRCA1、AtRAD51、AtMSH2和AtKU70）的表达。这些发现为理解植物特异的DDR中新型AtGADD45a1/2-AtRACK1A复合体的功能提供了重要线索。