Phosphorylation of the E3 ubiquitin ligase PUB22 controls its ubiquitination activity to dampen the immune response

Abstract

In der Immunantwort von Arabidopsis agiert die “U-box type” E3 Ligase PUB22 als negativer Regulator. Sie greift Komponenten der vesikulären Transportwege an. Wenig ist über die kontrollierenden molekularen Mechanismen bekannt. PUB22 wird durch Ubiquitinierung reguliert, welche ihren kontinuierlichen Abbau festlegt, jedoch, als Folge der Aktivierung der Immunantwort, durch MPK3 gesteuert Phosphorylierung stabilisiert. Mimikry dieses Vorgangs resultiert in erhöhter Stabilität von PUB22 in vivo. Dieser Effekt korreliert mit reduzierter Autoubiquitinierungsaktivität in vitro. Autoubiquitinierung ist abhängig von der Oligomerisation von PUB22, welche durch Phosphorylierung inhibiert wird. Ich schlage ein Model vor, in dem durch MPK3 gesteuerte Phosphorylierung die Oligomerisation von PUB22 verhindert wird. Dies bewahrt PUB22 vor Abbau und ermöglicht so die Interaktion mit Zielproteinen, die zur Dämpfung der Immunantwort beitragen. Die Bedeutung der Phosphorylierung von PUB22 wurde durch Komplementierungsversuche untersucht. Nur Phosphomimikry, nicht aber Phosphonullmutanten waren in der Lage, die Immunantwort zu dämpfen.

During the immune response, the Arabidopsis U-box-type E3 ligase PUB22 was shown to negatively regulate immune signalling by targeting components of the vesicular trafficking. However, little is known about the molecular mechanisms controlling its activity. Here, I show that PUB22 is regulated via ubiquitination, which determines its continuous degradation. However, upon activation of the immune response PUB22 is stabilized by MPK3-mediated phosphorylation. Mimicking phosphorylation resulted in increased stability of PUB22 in vivo, correlating with a reduced autoubiquitination activity in vitro. Autoubiquitination is dependent on the oligomerization of PUB22, which is inhibited by phosphorylation. I propose a model in which MPK3-mediated phosphorylation of PUB22 determines an activity switch by disrupting oligomerization, rescuing PUB22 from degradation and allowing it to engage targets to dampen cellular signalling during immunity. The importance of PUB22 phosphorylation is shown by complementation analysis, demonstrating that phosphomimetic mutants, however not phosphonull mutants, efficiently dampen the immune response.