The Zn-finger transcription factor ZAT12 : a molecular link between iron deficinecy responses and oxidative stress

Abstract

Plants grown under conditions where iron is poorly available induce a set of genes which enhance the efficiency of its uptake by the roots. A central regulator of this response in the model plant Arabidopsis (Arabidopsis thaliana) is the basic helix-loop-helix transcription factor FIT whose activity is tightly regulated. We identified the oxidative stress-responsive zinc finger transcription factor ZAT12 in an attempt to find a link between iron deficiency responses and oxidative stress. ZAT12, whose expression is upregulated by several stresses like oxidative, cold and heat stresses etc., contains an EAR motif and is thought to function as a repressor of gene expression. Using yeast-two-hybrid assay, we demonstrate that the EAR motif is necessary for the interaction between FIT and ZAT12. Expression of the FIT gene was upregulated in zat12 loss-of-function plants. In addition, these plants accumulated higher amount of iron compared to the wild type. We generated transgenic plants expressing ZAT12 protein fused to GFP driven by the ZAT12 upstream DNA sequence. GFP fluorescence was detected in Arabidopsis roots, where it could be observed in the nuclei. Abundance of this protein was elevated upon iron deficiency, H2O2 and MG132 treatment. We conclude that ZAT12 links iron deficiency and oxidative stress responses through direct interaction with and negative regulation of FIT.

Wenn Pflanzen unter Bedingungen wachsen, bei denen Eisen nur gering verfügbar ist, induzieren sie ein Set von Genen, die die Effizienz der Eisenaufnahme durch die Wurzel steigern. Ein zentraler Regulator dieser Antwort in der Modellpflanze Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana) ist der basische Helix-Loop-Helix-Transkriptionsfaktor FIT, dessen Aktivität eng reguliert ist. Im Versuch, eine Verbindung zwischen den Antworten auf Eisenmangel und oxidativen Stress zu finden, haben wir den Zinkfinger-Transkriptionsfaktor ZAT12 identifiziert, dessen Expression durch verschiedene Stresse wie oxidativem Stress, Kälte- oder Hitzestress hochreguliert wird. ZAT12 enthält ein EAR-Motiv und wirkt vermutlich als Repressor der Genexpression. In einem Yeast-Two-Hybrid-Assay konnten wir zeigen, dass das EAR-Motiv für die Interaktion zwischen FIT und ZAT12 erforderlich ist. Die Expression des FIT-Gens wurde in zat12-Loss-of-Function-Pflanzen hochreguliert. Außerdem akkumulierten diese Pflanzen mehr Eisen als der Wildtyp. Wir haben transgene Pflanzen generiert, die unter der Kontrolle der ZAT12-Promotors ein ZAT12- GFP-Fusionsprotein exprimieren. GFP-Fluoreszenz wurde in den Zellkernen von Arabidopsis-Wurzeln detektiert. Die Menge dieses Proteins war sowohl unter Eisenmangel als auch unter H2O2- und MG132-Behandlung erhöht. Daraus folgern wir, dass ZAT12 Antworten auf Eisenmangel und oxidativen Stress durch direkte Interaktion mit FIT und dessen negative Regulation verbindet.