Phosphorylation Alters the Condensation State of the Potato Transcription Factor bZIP18 to Enhance Plant Immunity

生物 磷酸化 细胞生物学 植物免疫 转录因子 转录调控 激酶 基因 抄写(语言学) 突变体 发起人 蛋白质磷酸化 基因表达调控 信号转导 磷酸化级联 先天免疫系统 调节器 生物化学 蛋白激酶A 遗传筛选 遗传学 免疫 重编程 免疫沉淀 卵菌 响应调节器 基因表达 膜皱折 DNA结合蛋白 苏氨酸
作者
Hao Shi,Zelin Chen,Yong Chen,Zhijiao Sun,Tingting Li,MATTHIEU H. A. J. JOOSTEN,Yu Du
出处
期刊:The Plant Cell [Oxford University Press]
标识
DOI:10.1093/plcell/koag340
摘要

Biomolecular condensates formed by transcription factors (TFs) via liquid-liquid phase separation enable precise spatiotemporal control of eukaryotic gene expression. Although phosphorylation is a well-established regulator of TF activity, its capacity to remodel condensate organization and transcriptional function in plant immunity remains largely undefined. Here, we report that pathogen-induced phosphorylation converts a pre-existing TF condensate into a dynamic transcriptional hub to enhance the immune response in potato. Upon infection by the oomycete pathogen Phytophthora infestans, the mitogen-activated protein kinase StMPK9 phosphorylates the TF StbZIP18 at the conserved residue threonine 337. This modification triggers rapid changes in the nuclear StbZIP18 condensates, transforming pre-existing condensates into numerous smaller assemblies. The phospho-null StbZIP18T337A mutant maintains its presence in low-activity condensates and compromises immunity, whereas the phospho-mimetic variant StbZIP18T337E constitutively forms active condensates and enhances resistance. The gene encoding the TF StMYB44 was identified as the direct downstream gene target of StbZIP18. TurboID-based proximity labeling revealed that both wild-type StbZIP18 and StbZIP18T337E, but not the phospho-null variant StbZIP18T337A, selectively interact with the transcriptional cofactor StMBF1c to form transcriptional activation hubs that drive defense gene expression, including StMYB44. Together, our findings establish that phosphorylation-directed condensate reprogramming operates as a tunable phase-separation switch, converting a low-activity assembly into a transcriptional amplifier. This study unveils a biophysical mechanism for signal amplification in plant immunity and provides insight into how post-translational modifications modulate transcriptional condensate function.
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