Priljubljene Objave

Izbira Urednika - 2019

Dodajanje sladkorjev ima ključno razvojno vlogo v rastlinah, ki so na daljavo

Anonim

Dodajanje žličke sladkorja v kavo je bolj sladka, toda v rastlinah so raziskovalci odkrili, dodajanje sladkornih molekul določenim beljakovinam presenetljivo raznolikost vlog v osnovnih razvojnih procesih.

oglas


V delu, objavljenem v The Plant Journalu, je skupina raziskovalcev, ki jo je vodil profesor CSHL Zachary Lippman, raziskala vlogo nekaterih evolucijsko konzerviranih encimov, ki dodajajo specifične sladkorje različnim beljakovinam. Lippman in Cora MacAlister, vodilni avtor na novem papirju, ugotavljata, da je črtanje genov za te encime iz cvetoče gorčične rastline Arabidopsis thaliana in moss Physcomitrella patens povzročilo podobne pomanjkljivosti v obeh vrstah, ki so široko ločeni v evolucijski čas. Vendar pa so presenetljivo, da so te pomanjkljivosti povzročile, da del ene vrste raste hitreje, del drugega pa rastejo manj hitro kot običajno.

"To dokazuje, kako pomembno je, da so proteine ​​okrašene s temi sladkornimi molekulami v različnih razvojnih kontekstih, " pravi Lippman. Dolgo je bilo znano, da se lahko beljakovine spreminjajo z dodajanjem sladkorjev in da lahko ta dodatek spremeni način delovanja beljakovin. Lippman in njegova ekipa so predhodno pokazali, da skupina encimov, ki dodajata sladkor, imenovan Hydroxyproline O-arabinosyltransferases (HPATs), nadzorujejo proizvodnjo izvornih celic v rastlinah paradižnika. Rastline, ki nimajo genov za proizvodnjo HPAT, rastejo več cvetov in večjega sadja, kot da bi odstranili naravno zavoro pri rasti.

Lippman in MacAlister sta ugotovila, da HPAT geni najdemo tudi pri različnih vrstah rastlin, tudi v evolucijski starodavnih rastlinah, kot so mahovi. "Rastline na osnovi rastlinske evolucijske linije, kot je mahovi, nimajo enakih tkiv in organov kot cvetoče rastline, ki so se nedavno razvile, zato so vloge genov zelo različne, " pravi Lippman. "Raziskovali smo te vloge in naredili primerjalno študijo dveh rastlinskih vrst."

Zdi se, da v nasprotju z rastlinami paradižnika črtanje HPAT genov v Arabidopsisu in Physcomitrelli ni vplivalo na proizvodnjo izvornih celic. "Veliko presenečenje je bilo dejstvo, da smo pri Arabidopsisu opazili le napako pri rastu cevi cvetnega prahu, ki so potrebne za gnojenje in proizvodnjo semen, " pravi Lippman. Ko so raziskovalci pogledali v mahovi, Physcomitrella, so videli napake pri rasti filamentov, ki omogočajo mahu, da kolonizira sosednjo zemljo.

Oba učinka sta del postopka, ki je znan kot rast konice. To je povzročilo, da je Lippmanova ekipa predlagala, da je antična funkcija HPAT-jev genov, da bi nadzorovala konico rasti, kar je, verjetno, povezano s ključnimi proteini, ki so ključnega pomena za oblikovanje celičnih sten.

Zanimivo je, da so raziskovalci ugotovili, da odsotnost HPAT genov, ki dodajata sladkor, imata nasprotne učinke na rast konic v dveh vrstah. V Arabidopsisu so se cvetni listi cvetnega prahu v mutacijah hpat razvijali prepočasi in so bili izločeni iz običajnih cevi za cvetni prah, medtem ko so v mahu prizadete filamente dejansko rasli hitreje. Razlogi za to presenetljivo razliko so še vedno nejasni, vendar kaže, da imajo lahko encimi HPAT različne učinke v različnih kontekstih.

"Ti encimi so kot" Jacks of all trades ", pravi Lippman. "Vse vrste ciljanja različnih proteinov v različnih razvojnih kontekstih", pravi. Odgovorni so za dodajanje sladkornih molekul številnim različnim vrstam beljakovin, ne glede na to, ali gre za celično steno, ali pa je majhen signalizacijski peptid, ki je odgovoren za fenotipove v paradižniku. "

Pri nadaljevalnem delu bo MacAlister, ki zdaj vodi svojo raziskovalno skupino na Univerzi v Michiganu, poskusila identificirati cilj teh encimov, ki dodajajo sladkor, v mahove in druge podobne rastline. Lippman namerava uporabiti mutacije v HPAT genih, da bi razumel nekatere druge procese, s katerimi se ukvarjajo. To bi lahko zagotovilo zanimive vpoglede, saj je dodajanje sladkorja pomembno za številne procese. "Zelo je neverjetno, kako pomembno so te navidezno preproste sladkorne spremembe za rast in razvoj v celotnem rastlinskem kraljestvu, " pravi Lippman.

oglas



Story Source:

Materiali, ki jih nudi Laboratorij Cold Spring Harbor . Opomba: Vsebino lahko uredite za slog in dolžino.


Referenčni opis revije :

  1. Cora A. MacAlister, Carlos Ortiz-Ramírez, Jörg D. Becker, José A. Feijó, Zachary B. Lippman. Mutanti hidroksiprolina O-arabinosiltransferaze nasprotno spremenijo konico rasti v Arabidopsis thaliana in Physcomitrella patensih . The Plant Journal, 2015; DOI: 10, 1111 / tpj.13079