Functionally divergent paralogs of homomeric proteins do not form potentially deleterious heteromers, which requires distinction between self and non-self (Hochberg et al., 2018; Marchant et al, 2019; Marsh and Teichmann, 2015). In Arabidopsis, two ARF guanine-nucleotide exchange factors (ARF-GEFs) related to mammalian GBF1, named GNOM and GNL1, can mediate coatomer complex (COPI)-coated vesicle formation in retrograde Golgi-endoplasmic reticulum (ER) traffic (Geldner et al., 2003; Richter et al., 2007; Teh and Moore, 2007). Unlike GNL1, however, GNOM is also required for polar recycling of endocytosed auxin efflux regulator PIN1 from endosomes to the plasma membrane. Here we show that these paralogues form homodimers constitutively but no heterodimers. We also address why and how GNOM and GNL1 might be kept separate. These paralogues share a common domain organisation and each N-terminal dimerisation (DCB) domain can interact with the complementary fragment (ΔDCB) of its own and the other protein. However, unlike self-interacting DCB^GNOM (Grebe et al., 2000; Anders et al., 2008), DCB^GNL1 did not interact with itself nor DCB^GNOM. DCB^GNOM removal or replacement with DCB^GNL1, but not disruption of cysteine bridges that stabilise DCB-DCB interaction, resulted in GNOM-GNL1 heterodimers which impaired developmental processes such as lateral root formation. We propose precocious self-interaction of the DCB^GNOM domain as a mechanism to preclude formation of fitness-reducing GNOM-GNL1 heterodimers.

中文翻译：

---

通过自相互作用二聚化域阻止功能不同的 ARF-GEF 旁系同源物的异二聚体

同源蛋白的功能发散旁系同源物不会形成潜在有害的异聚体，这需要区分自我和非自我（Hochberg 等人，2018 年；Marchant 等人，2019 年；Marsh 和 Teichmann，2015 年）。在拟南芥中，两个与哺乳动物 GBF1 相关的 ARF 鸟嘌呤核苷酸交换因子 (ARF-GEF)，命名为 GNOM 和 GNL1，可以介导逆行高尔基体-内质网 (ER) 交通中的包被体复合物 (COPI) 包被的囊泡形成 (Geldner 等人., 2003; Richter et al., 2007; Teh and Moore, 2007)。然而，与 GNL1 不同，GNOM 也是内吞的生长素流出调节剂 PIN1 从内体到质膜的极性再循环所必需的。在这里，我们表明这些旁系同源物组成性地形成同源二聚体，但没有异源二聚体。我们还讨论了为什么以及如何将 GNOM 和 GNL1 分开。这些旁系同源物共享一个共同的域组织，每个 N 端二聚化 (DCB) 域都可以与其自身和其他蛋白质的互补片段 (ΔDCB) 相互作用。但是，与自交互 DCB 不同的是^GNOM（Grebe 等人，2000 年；Anders 等人，2008 年），DCB ^GNL1不与自身相互作用，也不与 DCB ^GNOM相互作用。DCB ^GNOM去除或用 DCB ^GNL1替换，但不会破坏稳定 DCB-DCB 相互作用的半胱氨酸桥，导致 GNOM-GNL1 异二聚体，这会损害发育过程，例如侧根形成。我们提出 DCB ^GNOM域的早熟自相互作用作为一种机制，以防止形成降低适应性的 GNOM-GNL1 异二聚体。