L'ubiquitination réversible des protéines joue un rôle essentiel dans la régulation des processus cellulaires. Bien que de nombreux rapports aient décrit les fonctions de l'ubiquitination dans les réponses de défense des plantes, peu se sont concentrés sur les changements globaux de l'ubiquitome. Pour mieux comprendre les rôles régulateurs de l'ubiquitination dans l'immunité déclenchée par les motifs du riz (PTI), nous avons étudié l'ubiquitome des semis de riz après traitement avec deux motifs moléculaires associés aux agents pathogènes (PAMP), la chitine dérivée de champignons ou le flg22 dérivé de bactéries, en utilisant une protéomique quantitative sans marqueur. Dans les échantillons traités à la chitine, 144 et 167 sites d'ubiquitination de la lysine dans 121 et 162 protéines ont montré une augmentation et une diminution de l'ubiquitination, respectivement. Dans les échantillons traités par flg22, 151 et 179 sites d'ubiquitination de la lysine dans 118 et 166 protéines ont montré une augmentation et une diminution de l'ubiquitination, respectivement. Les analyses bioinformatiques ont indiqué divers rôles régulateurs de ces protéines. Les niveaux d'ubiquitination de nombreuses protéines impliquées dans le système d'ubiquitination, le transport des protéines, la reconnaissance des ligands, le trafic membranaire et les réactions redox ont été significativement modifiés en réponse aux traitements par éliciteurs. Notamment, les niveaux d'ubiquitination de nombreuses enzymes dans la voie métabolique des phénylpropanoïdes ont été régulés à la hausse, ce qui indique que cette voie est étroitement régulée par l'ubiquitination au cours de la PTI du riz. De plus, les niveaux d'ubiquitination de certains composants clés des voies de signalisation des hormones végétales étaient régulés à la hausse ou à la baisse, ce qui suggère que l'ubiquitination peut affiner les voies hormonales pour les réponses de défense. Nos résultats ont démontré que l'ubiquitination, en ciblant un large éventail de protéines pour la dégradation ou la stabilisation, a un rôle répandu dans la modulation de la PTI dans le riz. Le grand bassin de cibles d'ubiquitination servira de ressource précieuse pour comprendre comment le système d'ubiquitination régule les réponses de défense aux attaques d'agents pathogènes.

La ubiquitinación reversible de proteínas desempeña un papel esencial en la regulación de los procesos celulares. Aunque muchos informes han descrito las funciones de la ubiquitinación en las respuestas de defensa de las plantas, pocos se han centrado en los cambios globales en el ubiquitoma. Para comprender mejor los roles reguladores de la ubiquitinación en la inmunidad desencadenada por patrones de arroz (PTI), investigamos el ubiquitoma de las plántulas de arroz después del tratamiento con dos patrones moleculares asociados a patógenos (PAMP), la quitina derivada de hongos o la flg22 derivada de bacterias, utilizando proteómica cuantitativa sin etiqueta. En las muestras tratadas con quitina, 144 y 167 sitios de ubiquitinación de lisina en 121 y 162 proteínas mostraron un aumento y una disminución de la ubiquitinación, respectivamente. En las muestras tratadas con flg22, 151 y 179 sitios de ubiquitinación de lisina en 118 y 166 proteínas mostraron un aumento y una disminución de la ubiquitinación, respectivamente. Los análisis bioinformáticos indicaron diversos roles reguladores de estas proteínas. Los niveles de ubiquitinación de muchas proteínas involucradas en el sistema de ubiquitinación, el transporte de proteínas, el reconocimiento de ligandos, el tráfico de membranas y las reacciones redox cambiaron significativamente en respuesta a los tratamientos con elicitores. En particular, los niveles de ubiquitinación de muchas enzimas en la vía metabólica de los fenilpropanoides se regularon positivamente, lo que indica que esta vía está estrechamente regulada por la ubiquitinación durante la PTI del arroz. Además, los niveles de ubiquitinación de algunos componentes clave en las vías de señalización de las hormonas vegetales estaban regulados al alza o a la baja, lo que sugiere que la ubiquitinación puede ajustar las vías hormonales para las respuestas de defensa. Nuestros resultados demostraron que la ubiquitinación, al dirigirse a una amplia gama de proteínas para su degradación o estabilización, tiene un papel generalizado en la modulación de la PTI en el arroz. El gran grupo de objetivos de ubiquitinación servirá como un recurso valioso para comprender cómo el sistema de ubiquitinación regula las respuestas de defensa al ataque de patógenos.

Reversible protein ubiquitination plays essential roles in regulating cellular processes. Although many reports have described the functions of ubiquitination in plant defense responses, few have focused on global changes in the ubiquitome. To better understand the regulatory roles of ubiquitination in rice pattern-triggered immunity (PTI), we investigated the ubiquitome of rice seedlings after treatment with two pathogen-associated molecular patterns (PAMPs), the fungal-derived chitin or the bacterial-derived flg22, using label-free quantitative proteomics. In chitin-treated samples, 144 and 167 lysine-ubiquitination sites in 121 and 162 proteins showed increased and decreased ubiquitination, respectively. In flg22-treated samples, 151 and 179 lysine-ubiquitination sites in 118 and 166 proteins showed increased and decreased ubiquitination, respectively. Bioinformatic analyses indicated diverse regulatory roles of these proteins. The ubiquitination levels of many proteins involved in the ubiquitination system, protein transportation, ligand recognition, membrane trafficking, and redox reactions were significantly changed in response to the elicitor treatments. Notably, the ubiquitination levels of many enzymes in the phenylpropanoid metabolic pathway were up-regulated, indicating that this pathway is tightly regulated by ubiquitination during rice PTI. Additionally, the ubiquitination levels of some key components in plant hormone signaling pathways were up- or down-regulated, suggesting that ubiquitination may fine-tune hormone pathways for defense responses. Our results demonstrated that ubiquitination, by targeting a wide range of proteins for degradation or stabilization, has a widespread role in modulating PTI in rice. The large pool of ubiquitination targets will serve as a valuable resource for understanding how the ubiquitination system regulates defense responses to pathogen attack.

يلعب انتشار البروتين القابل للعكس أدوارًا أساسية في تنظيم العمليات الخلوية. على الرغم من أن العديد من التقارير قد وصفت وظائف الانتشار في استجابات الدفاع عن النبات، إلا أن القليل منها ركز على التغيرات العالمية في كل مكان. لفهم الأدوار التنظيمية للكلية في المناعة المحفزة بنمط الأرز (PTI) بشكل أفضل، قمنا بالتحقيق في كل مكان لشتلات الأرز بعد العلاج بنمطين جزيئيين مرتبطين بالعوامل الممرضة (PAMPs)، الكيتين المشتق من الفطريات أو flg22 المشتق من البكتيريا، باستخدام البروتينات الكمية الخالية من الملصقات. في العينات المعالجة بالكيتين، أظهر 144 و 167 موقعًا لإفراز اللايسين في 121 و 162 بروتينًا زيادة وانخفاضًا في الانتشار، على التوالي. في العينات المعالجة بـ flg22، أظهر 151 و 179 موقعًا للتفتيت بالليسين في 118 و 166 بروتينًا زيادة وانخفاضًا في الانتشار، على التوالي. أشارت التحليلات المعلوماتية الحيوية إلى أدوار تنظيمية متنوعة لهذه البروتينات. تم تغيير مستويات انتشار العديد من البروتينات المشاركة في نظام الانتشار، ونقل البروتين، والتعرف على الترابط، والاتجار بالغشاء، وتفاعلات الأكسدة الاختزالية بشكل كبير استجابةً لعلاجات الاستنباط. والجدير بالذكر أن مستويات الانتشار في العديد من الإنزيمات في المسار الأيضي للفينيل بروبانويد كانت منظمة بشكل أعلى، مما يشير إلى أن هذا المسار منظم بإحكام من خلال الانتشار في جميع أنحاء الأرز. بالإضافة إلى ذلك، تم تنظيم مستويات الانتشار في بعض المكونات الرئيسية في مسارات إشارات الهرمونات النباتية لأعلى أو لأسفل، مما يشير إلى أن الانتشار في كل مكان قد يضبط مسارات الهرمونات لاستجابات الدفاع. أظهرت نتائجنا أن الانتشار الواسع، من خلال استهداف مجموعة واسعة من البروتينات للتحلل أو التثبيت، له دور واسع النطاق في تعديل PTI في الأرز. ستكون المجموعة الكبيرة من أهداف الانتشار بمثابة مورد قيم لفهم كيفية تنظيم نظام الانتشار للاستجابات الدفاعية لهجوم مسببات الأمراض.