Het opvallende vermogen van planten om hun groei en ontwikkeling aan te passen aan een steeds veranderende omgeving wordt gemedieerd door diverse plantenhormonen die vrijwel elk aspect van het plantenleven reguleren. In de afgelopen 10 tot 15 jaar, enorme vooruitgang is geboekt bij het ophelderen van de aard van planthormoonreceptoren.

Een belangrijke conceptuele vooruitgang in de hormoonbiologie is de bevinding dat, naast conventionele membraangebonden hormoonreceptoren, de belangrijkste receptoren van verschillende plantenhormonen zijn gelokaliseerd in de kern en direct gekoppeld aan hormoon-gereguleerde gentranscriptie. Ondanks deze vooruitgang, de fysiologische betekenis en het werkingsmechanisme van nucleaire hormoonreceptoren (NR's) in het plantenrijk blijven raadselachtig.

Jasmonaat is een van lipiden afgeleid plantenhormoon dat een breed scala aan plantenimmuniteit en adaptieve groeifuncties reguleert. Waarneming van jasmonaat door het nucleair gelokaliseerde F-box-eiwit CORONATINE INSENSITIVE 1 (COI1) veroorzaakt genoombrede transcriptionele veranderingen die grotendeels worden gereguleerd door de hoofdtranscriptiefactor MYC2. Echter, het blijft onduidelijk hoe COI1 hormoonspecifieke regulerende signalen doorgeeft aan de RNA-polymerase II (Pol II) algemene transcriptionele machinerie en chromatine.

Een nieuwe studie onder leiding van LI Chuanyou van het Instituut voor Genetica en Ontwikkelingsbiologie van de Chinese Academie van Wetenschappen heeft onthuld dat Mediator, een evolutionair geconserveerd multi-subunit coactivatorcomplex waarvan de activiteit essentieel is voor Pol II-afhankelijke gentranscriptie, verbindt COI1 direct met Pol II en chromatine tijdens jasmonaatsignalering.

Ze vonden dat, in de rustfase, de Mediator-subeenheid MED25 brengt COI1 naar MYC2-doelpromoters door fysieke interactie; bij het opwekken van hormonen, MED25 vergemakkelijkt COI1-afhankelijke afbraak van JAZ-transcriptierepressoren, die de MYC2-gerichte transcriptie van op jasmonaat reagerende genen bevordert.

In aanvulling, ze ontdekten dat MED25 ook fysiek en functioneel interageert met HISTONE ACETYLTRANSFERASE1 (HAC1), een evolutionair geconserveerd histonmodificatie-enzym dat selectief histon (H) 3 lysine (K) 9-acetylering (H3K9ac) van MYC2-doelpromotors reguleert tijdens jasmonaatsignalering. Bovendien, MED25 werkt samen met zowel COI1 als HAC1 op MYC2-doelpromotors.

Deze nieuwe waarnemingen, samen met hun eerdere bevinding dat MED25 de hoofdtranscriptiefactor MYC2 en Pol II overbrugt voor pre-initiatiecomplex (PIC) assemblage tijdens jasmonaat-gereguleerde gentranscriptie (Chen et al., 2012, de plantencel), onthullen dat MED25 fungeert als een mastercoördinator om de acties van zowel genetische als epigenetische regulatoren te integreren in een gecoördineerd transcriptieprogramma.

Het signaleringsparadigma waarbij Mediator hormoonreceptoren koppelt aan transcriptioneel actief chromatine, werkt waarschijnlijk in andere plantenhormonen waarvan de receptoren zich in de kern bevinden.

Bovendien, de onderzoekers toonden aan dat de algehele samenstelling van het eiwitdomein van plant MED25 grotendeels vergelijkbaar is met die van zijn dierlijke tegenhanger, die een ligandafhankelijke interactie aangaat met de retinoïnezuurreceptor (RAR) en verschillende andere NR's.

In de context dat Animal Mediator voor het eerst biochemisch werd geïsoleerd als een thyroïdhormoonreceptor-geassocieerd eiwit (TRAP) complex, en is een onmisbare NR-interacterende co-activator gebleken, deze studie onthult een scenario waarin planten en dieren verschillend zijn geëvolueerd, maar toch grotendeels vergelijkbaar, mechanismen voor NR-activering op het niveau van transcriptionele regulatie.

Dus, dit onderzoek legt niet alleen een belangrijke basis voor het onderzoeken van de werking van Mediator in andere plantenhormonen, maar ook voor het onderzoeken van de overeenkomsten en verschillen tussen NR-systemen van planten en dieren.