ArticlePlant physiology2014
CPK13, a noncanonical Ca2+-dependent protein kinase, specifically inhibits KAT2 and KAT1 shaker K+ channels and reduces stomatal opening.
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Authors and funding
8 authors at 3 institutions in 1 country.
Elsa RonzierInstitut National de la Recherche Agronomique, Unité Mixte de Recherche 386, Centre National de la Recherche Scientifique, Unité Mixte de Recherche 5004, SupAgro, and Université Montpellier 2, Laboratoire de Biochimie & Physiologie Moléculaire des Plantes, F-34060 Montpellier cedex 2, France (E.R., C.C.-F., F.S., K.P., J.-B.T., T.C.X.);Centre National de la Recherche Scientifique, Unité Mixte de Recherche 5546, Laboratoire de Recherche en Sciences Végétales, 31326 Castanet-Tolosan, France (C.B.);Université Paul Sabatier, Pôle de Biotechnologies Végétales 24, Chemin de Borde Rouge, Boite Postale 42617 Auzeville, 31326 Castanet-Tolosan, France (C.B.); andLaboratoire de Biologie du Développement des Plantes, Unité Mixte de Recherche 7265 Centre National de la Recherche Scientifique-Commissariat à l'Energie Atomique-Université Aix-Marseille II, Commissariat à l'Energie Atomique Cadarache Bat 156, 13108 St. Paul Lez Durance, France (N.L.).
Claire Corratgé-FaillieInstitut National de la Recherche Agronomique, Unité Mixte de Recherche 386, Centre National de la Recherche Scientifique, Unité Mixte de Recherche 5004, SupAgro, and Université Montpellier 2, Laboratoire de Biochimie & Physiologie Moléculaire des Plantes, F-34060 Montpellier cedex 2, France (E.R., C.C.-F., F.S., K.P., J.-B.T., T.C.X.);Centre National de la Recherche Scientifique, Unité Mixte de Recherche 5546, Laboratoire de Recherche en Sciences Végétales, 31326 Castanet-Tolosan, France (C.B.);Université Paul Sabatier, Pôle de Biotechnologies Végétales 24, Chemin de Borde Rouge, Boite Postale 42617 Auzeville, 31326 Castanet-Tolosan, France (C.B.); andLaboratoire de Biologie du Développement des Plantes, Unité Mixte de Recherche 7265 Centre National de la Recherche Scientifique-Commissariat à l'Energie Atomique-Université Aix-Marseille II, Commissariat à l'Energie Atomique Cadarache Bat 156, 13108 St. Paul Lez Durance, France (N.L.).
Frédéric SanchezInstitut National de la Recherche Agronomique, Unité Mixte de Recherche 386, Centre National de la Recherche Scientifique, Unité Mixte de Recherche 5004, SupAgro, and Université Montpellier 2, Laboratoire de Biochimie & Physiologie Moléculaire des Plantes, F-34060 Montpellier cedex 2, France (E.R., C.C.-F., F.S., K.P., J.-B.T., T.C.X.);Centre National de la Recherche Scientifique, Unité Mixte de Recherche 5546, Laboratoire de Recherche en Sciences Végétales, 31326 Castanet-Tolosan, France (C.B.);Université Paul Sabatier, Pôle de Biotechnologies Végétales 24, Chemin de Borde Rouge, Boite Postale 42617 Auzeville, 31326 Castanet-Tolosan, France (C.B.); andLaboratoire de Biologie du Développement des Plantes, Unité Mixte de Recherche 7265 Centre National de la Recherche Scientifique-Commissariat à l'Energie Atomique-Université Aix-Marseille II, Commissariat à l'Energie Atomique Cadarache Bat 156, 13108 St. Paul Lez Durance, France (N.L.).
Karine PradoInstitut National de la Recherche Agronomique, Unité Mixte de Recherche 386, Centre National de la Recherche Scientifique, Unité Mixte de Recherche 5004, SupAgro, and Université Montpellier 2, Laboratoire de Biochimie & Physiologie Moléculaire des Plantes, F-34060 Montpellier cedex 2, France (E.R., C.C.-F., F.S., K.P., J.-B.T., T.C.X.);Centre National de la Recherche Scientifique, Unité Mixte de Recherche 5546, Laboratoire de Recherche en Sciences Végétales, 31326 Castanet-Tolosan, France (C.B.);Université Paul Sabatier, Pôle de Biotechnologies Végétales 24, Chemin de Borde Rouge, Boite Postale 42617 Auzeville, 31326 Castanet-Tolosan, France (C.B.); andLaboratoire de Biologie du Développement des Plantes, Unité Mixte de Recherche 7265 Centre National de la Recherche Scientifique-Commissariat à l'Energie Atomique-Université Aix-Marseille II, Commissariat à l'Energie Atomique Cadarache Bat 156, 13108 St. Paul Lez Durance, France (N.L.).
Christian BrièreInstitut National de la Recherche Agronomique, Unité Mixte de Recherche 386, Centre National de la Recherche Scientifique, Unité Mixte de Recherche 5004, SupAgro, and Université Montpellier 2, Laboratoire de Biochimie & Physiologie Moléculaire des Plantes, F-34060 Montpellier cedex 2, France (E.R., C.C.-F., F.S., K.P., J.-B.T., T.C.X.);Centre National de la Recherche Scientifique, Unité Mixte de Recherche 5546, Laboratoire de Recherche en Sciences Végétales, 31326 Castanet-Tolosan, France (C.B.);Université Paul Sabatier, Pôle de Biotechnologies Végétales 24, Chemin de Borde Rouge, Boite Postale 42617 Auzeville, 31326 Castanet-Tolosan, France (C.B.); andLaboratoire de Biologie du Développement des Plantes, Unité Mixte de Recherche 7265 Centre National de la Recherche Scientifique-Commissariat à l'Energie Atomique-Université Aix-Marseille II, Commissariat à l'Energie Atomique Cadarache Bat 156, 13108 St. Paul Lez Durance, France (N.L.).
Nathalie LeonhardtInstitut National de la Recherche Agronomique, Unité Mixte de Recherche 386, Centre National de la Recherche Scientifique, Unité Mixte de Recherche 5004, SupAgro, and Université Montpellier 2, Laboratoire de Biochimie & Physiologie Moléculaire des Plantes, F-34060 Montpellier cedex 2, France (E.R., C.C.-F., F.S., K.P., J.-B.T., T.C.X.);Centre National de la Recherche Scientifique, Unité Mixte de Recherche 5546, Laboratoire de Recherche en Sciences Végétales, 31326 Castanet-Tolosan, France (C.B.);Université Paul Sabatier, Pôle de Biotechnologies Végétales 24, Chemin de Borde Rouge, Boite Postale 42617 Auzeville, 31326 Castanet-Tolosan, France (C.B.); andLaboratoire de Biologie du Développement des Plantes, Unité Mixte de Recherche 7265 Centre National de la Recherche Scientifique-Commissariat à l'Energie Atomique-Université Aix-Marseille II, Commissariat à l'Energie Atomique Cadarache Bat 156, 13108 St. Paul Lez Durance, France (N.L.).
Jean-Baptiste ThibaudInstitut National de la Recherche Agronomique, Unité Mixte de Recherche 386, Centre National de la Recherche Scientifique, Unité Mixte de Recherche 5004, SupAgro, and Université Montpellier 2, Laboratoire de Biochimie & Physiologie Moléculaire des Plantes, F-34060 Montpellier cedex 2, France (E.R., C.C.-F., F.S., K.P., J.-B.T., T.C.X.);Centre National de la Recherche Scientifique, Unité Mixte de Recherche 5546, Laboratoire de Recherche en Sciences Végétales, 31326 Castanet-Tolosan, France (C.B.);Université Paul Sabatier, Pôle de Biotechnologies Végétales 24, Chemin de Borde Rouge, Boite Postale 42617 Auzeville, 31326 Castanet-Tolosan, France (C.B.); andLaboratoire de Biologie du Développement des Plantes, Unité Mixte de Recherche 7265 Centre National de la Recherche Scientifique-Commissariat à l'Energie Atomique-Université Aix-Marseille II, Commissariat à l'Energie Atomique Cadarache Bat 156, 13108 St. Paul Lez Durance, France (N.L.).
Tou Cheu XiongInstitut National de la Recherche Agronomique, Unité Mixte de Recherche 386, Centre National de la Recherche Scientifique, Unité Mixte de Recherche 5004, SupAgro, and Université Montpellier 2, Laboratoire de Biochimie & Physiologie Moléculaire des Plantes, F-34060 Montpellier cedex 2, France (E.R., C.C.-F., F.S., K.P., J.-B.T., T.C.X.);Centre National de la Recherche Scientifique, Unité Mixte de Recherche 5546, Laboratoire de Recherche en Sciences Végétales, 31326 Castanet-Tolosan, France (C.B.);Université Paul Sabatier, Pôle de Biotechnologies Végétales 24, Chemin de Borde Rouge, Boite Postale 42617 Auzeville, 31326 Castanet-Tolosan, France (C.B.); andLaboratoire de Biologie du Développement des Plantes, Unité Mixte de Recherche 7265 Centre National de la Recherche Scientifique-Commissariat à l'Energie Atomique-Université Aix-Marseille II, Commissariat à l'Energie Atomique Cadarache Bat 156, 13108 St. Paul Lez Durance, France (N.L.) xiong@supagro.inra.fr.
Université de Montpellier · FRCentre National de la Recherche Scientifique · FRCommissariat à l'Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives · FR
Funding
No grant is acknowledged in the PubMed record.
Abstract
Ca(2) (+)-dependent protein kinases (CPKs) form a large family of 34 genes in Arabidopsis (Arabidopsis thaliana). Based on their dependence on Ca(2+), CPKs can be sorted into three types: strictly Ca(2+)-dependent CPKs, Ca(2+)-stimulated CPKs (with a significant basal activity in the absence of Ca(2+)), and essentially calcium-insensitive CPKs. Here, we report on the third type of CPK, CPK13, which is expressed in guard cells but whose role is still unknown. We confirm the expression of CPK13 in Arabidopsis guard cells, and we show that its overexpression inhibits light-induced stomatal opening. We combine several approaches to identify a guard cell-expressed target. We provide evidence that CPK13 (1) specifically phosphorylates peptide arrays featuring Arabidopsis K(+) Channel KAT2 and KAT1 polypeptides, (2) inhibits KAT2 and/or KAT1 when expressed in Xenopus laevis oocytes, and (3) closely interacts in plant cells with KAT2 channels (Förster resonance energy transfer-fluorescence lifetime imaging microscopy). We propose that CPK13 reduces stomatal aperture through its inhibition of the guard cell-expressed KAT2 and KAT1 channels.
Indexed as
AnimalsArabidopsisArabidopsis ProteinsCalciumCalcium-Calmodulin-Dependent Protein KinasesMicroscopy, FluorescencePatch-Clamp TechniquesPhosphorylationPlant StomataPotassium Channels, Inwardly RectifyingPotassium Channels, Voltage-GatedProtein KinasesXenopus laevisArabidopsis ProteinsCalciumCalcium-Calmodulin-Dependent Protein KinasesCPK13 protein, ArabidopsisKAT1 protein, ArabidopsisKAT2 protein, ArabidopsisPotassium Channels, Inwardly RectifyingPotassium Channels, Voltage-GatedProtein Kinases
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