GASA/snakin proteins in plants: structural conservation, phylogenomic expansion, and functional diversity.

چکیده اصلی

Plant GASA/Snakin proteins (GASA: Gibberellic Acid-Stimulated Arabidopsis) constitute a family of secreted cysteine-rich peptides. The family is defined by 12 highly conserved cysteine residues forming up to six disulfide bonds within a thermostable helical scaffold. Phylogenetically restricted to vascular plants, the family ranges from 10 members in rice to approximately 40 in polyploid species such as peanut (Arachis hypogaea), with paralogous expansion driven by whole-genome, segmental, and tandem duplication events, while the 12-cysteine spacing pattern is maintained under purifying selection across surveyed lineages. Phylogenetic analyses predominantly resolve three conserved subfamilies across monocots and eudicots, generally associated with GA-responsive growth regulation (Subfamily I), antimicrobial defense (Subfamily II), and abiotic stress adaptation (Subfamily III). GASA/Snakin proteins integrate inputs from at least six phytohormone pathways-gibberellin (GA), abscisic acid (ABA), brassinosteroid (BR), salicylic acid (SA), jasmonic acid (JA), and auxin-through combinatorial cis-regulatory elements and direct protein-protein interactions; GA, ABA, and BR integration is most robustly validated experimentally, whereas JA and auxin connections remain primarily inferential. Their redox output (antioxidant protection versus oxidative sensitization) is subfamily-specific and modulated by metal-binding capacity and cellular context. Given the rapid accumulation of genome-wide characterizations across more than 35 species between 2020 and 2026, this review synthesizes evolutionary, structural, regulatory, and functional dimensions of the GASA/Snakin family into a unified redox-hormone hub model, identifies critical knowledge gaps including the absence of any identified receptor and the limited availability of experimental three-dimensional structures, and outlines a research roadmap toward translational deployment in sustainable agriculture.

ترجمه فارسی چکیده

پروتئین‌های GASA/Snakin گیاهی (GASA: Gibberellic Acid-Stimulated Arabidopsis) خانواده‌ای از پپتیدهای غنی از سیستئین و ترشح‌شونده را تشکیل می‌دهند. این خانواده با ۱۲ رزیدوئن سیستئین بسیار حفظ‌شده که تا شش پیوند دی‌سولفیدی را در یک اسکلت اسکلتالِ پایدار حرارتی تشکیل می‌دهند، تعریف می‌شود. فیلوژنتیکاً محدود به گیاهان عروقی است و تعداد اعضا از ۱۰ عضو در برنج تا حدود ۴۰ عضو در گونه‌های پلی‌پلوئیدی مانند بادام زمینی (Arachis hypogaea) متغیر است. این گسترش پارالوگیک با رویدادهای تکرار ژنوم کامل، قطعی و دنباله‌ای رخ می‌دهد، در حالی که الگوی فاصله‌دهی ۱۲-سیستئین تحت انتخاب پاک‌کننده در خطوط مورد بررسی حفظ می‌شود. تحلیل‌های فیلوژنتیک عمدتاً سه زیرخانواده حفظ‌شده را در میان گیاهان تک‌لپه‌ای و دوتایی حل می‌کنند که معمولاً با تنظیم رشد پاسخ‌دهنده به اسید گایبرلیک (Subfamily I)، دفاع آنتی‌میکروبی (Subfamily II) و سازگاری با استرس‌های بیولوژیک (Subfamily III) مرتبط هستند. این پروتئین‌ها ورودی‌های حداقل ۶ مسیر هورمون گیاهی - گایبرلیک (GA)، اسید آبی (ABA)، براستینواستروئید (BR)، اسید سالیسیلیک (SA)، اسید ژاسمونیک (JA) و اکسین - را از طریق عناصر تنظیمی cis ترکیبی و تعاملات مستقیم پروتئین-به-پروتئین ادغام می‌کنند. خروجی اکسیداتیو (محافظت آنتی‌اکسیدانی در برابر حساسیت‌سازی اکسیداتیو) زیرخانواده‌به‌زیرخانواده متفاوت است و توسط ظرفیت اتصال فلز و زمینه سلولی تنظیم می‌شود. این مرور، ابعاد تکاملی، ساختاری، تنظیمی و عملکردی خانواده GASA/Snakin را در یک مدل یکپارچه «هاب ردوکس-هورمون» ترکیب می‌کند، شکاف‌های دانش حیاتی را از جمله فقدان هر گونه گیرنده شناسایی‌شده و محدودیت ساختارهای سه‌بعدی تجربی شناسایی می‌کند و نقشه راه تحقیقاتی برای استفاده ترجمه‌شونده در کشاورزی پایدار را ترسیم می‌کند.

متن کامل اصلی