Proper chloroplast formation is a very important development process for plants. The glk1/2 mutant which removed GLKs, major chloroplast development transcription factors, has a pale green leaf phenotype in Arabidopsis due to the lesion on chloroplasts. Our previous study showed that the overexpression of PIFs-induced RPGE have a pale green leaf phenotype. This study confirmed high level of negative correlation between RPGE and GLK. We confirmed the phenotypic similarities and strong correlations between RPGE-OX and glk1/2. It was found that RPGE binds to GLK-GCT region, where GLK forms homodimer or interacts with many other proteins. Also, RPGE inhibits the transcriptional activity of GLK, and disrupts the DNA binding of GLK. In addition, RPGE decreases the homodimer formation of GLK. The RPGE-GLK regulatory pair, which plays an important role in the chloroplast development, has been conserved from charophytes to land plants, and acts interspecipically between species. In particular, we identified that the RPGE-GLK regulatory pair plays a major role in certain light conditions, such as shade, in which PIFs are activated, using transcriptome analysis and ChIP assay.
올바른 엽록체 형성은 식물에게 매우 중요한 발달과정이다. 애기장대에서 주요한 엽록체 발달 조절 전사 인자인 GLK들을 제거한 glk1/2 돌연변이는 엽록체가 발달되지 못하여 연한 녹색의 잎의 형질을 가진다. 우리는 이전 연구에서 피토크롬과 결합하는 단백질들인 PIF들에 의해 발현되는 RPGE 단백질들을 과발현시키면 연한 녹색의 잎 형질이 나타나는 것을 보았다. 이번 연구에서는 RPGE와 GLK의 높은 연관성을 확인했다. RPGE-OX와 glk1/2의 형질적 유사성을 확인했고, 전사체 분석을 통해 두 단백질 사이의 강한 음의 상관관계를 확인했다. RPGE가 GLK 동종이합체를 형성하거나 많은 다른 단백질들과 결합하는 GLK-GCT 부분과 결합한다는 것을 규명했다. RPGE가 GLK의 전사인자 능력을 저해하는 것과 GLK와 DNA의 결합을 떼어내는 것을 규명했다. 또한, RPGE가 GLK의 동종이합체 형성 역시 떨어뜨리는 것을 확인했다. 엽록체 발달에 중요하게 작용하는 RPGE-GLK 조절 축은 윤조식물부터 육상식물까지 보존되어 있는데, 종간 동족체 사이에도 RPGE-GLK 조절 축이 작용함을 확인했다. 특히, RPGE-GLK 조절 축이 차광과 같은 PIF들이 활성화되는 빛의 조건에서 주요하게 작용하는 것을 전사체 분석과 염색질 면역 침강 분석을 통해 규명했다.
