Celiuliozės sintazės superkomplekso apibūdinimas medvilnės pluošte

Celiuliozės sintazės superkomplekso apibūdinimas medvilnės pluošte

(A) GhCesA4, 7 ir 8 geno delecijos mutacijos smarkiai sumažino augalų augimą. (B) ghcesa4, 7 ir 8 mutantų linijų pluošto ląstelės antrinės ląstelės sienelės sustorėjimas nepasižymėjo. Kreditas: Science China Press

Kasmet pasaulio augmenija pagamina apie 180 milijardų tonų celiuliozės, todėl šis polisacharidas yra gausiausia biologinė makromolekulė žemėje. Jį daugiausia gamina kraujagysliniai augalai, daug dumblių, taip pat kai kurios bakterijos, protistai ir gaubtagyviai. Celiuliozės mikrofibrilės, naudojamos ląstelių sienelių nusodinimui, paprastai yra sintezuojamos plazmos membranoje naudojant celiuliozės sintazės kompleksą (CSC), kurį sudaro bent trys celiuliozės sintazės tipai, reikalingi gliukano grandinės pailgėjimui sinergetiškai.

CSC gamina gliukano grandines, o CSC dydis gali lemti gliukozės grandinių skaičių mikrofibrilių struktūrose, todėl skirtinguose organizmuose jos skiriasi. Tačiau iki šiol nebuvo gauta jokių biocheminių ar molekulinių įrodymų, ar celiuliozės sintazės subvienetų skaičius skirtinguose CSC yra susijęs su celiuliozės mikrofibrilių sinteze su įvairaus skaičiaus gliukano grandinių ryšulyje, o šis skaičius yra labai svarbus stiprumui arba antrinės ląstelės sienelės įtempimas.

Straipsnyje, paskelbtame m Mokslas Kinija Gyvybės mokslai, dr. Xingpeng Wen ir dr. Yuxian Zhu praneša, kad medvilnės (Gossypium hirsutum) pluoštuose, surinktuose antrinės ląstelės sienelės sintezės laikotarpiu, GhCesA4, 7 ir 8 heteromeriškai susidarė į anksčiau neapibūdintus 36 baltymų polimerus, tokius kaip celiuliozės sintazės superkompleksas.

Šis super CSC buvo pastebėtas specialiai mėginiuose, paruoštuose naudojant medvilnės pluošto ląsteles, surinktas antrinės ląstelės sienelės laikotarpiu, bet ne iš medvilnės kamieno audinio ar bet kokių mėginių, gautų iš Arabidopsis. Išmušimo eksperimentai, atlikti su bet kuriuo iš šių trijų genų, lėmė CSC išnykimą ir dramatiškus augimo defektus, dėl kurių suaugusių augalų aukštis sumažėjo iki mažiau nei ketvirtadalio laukinio tipo. Medvilnės pluoštai, surinkti iš šių augalų, turinčių ghcesa defektų, visiškai neparodė antrinio ląstelės sienelės sustorėjimo. CSC, pagamintas iš laukinio tipo medvilnės pluoštų, parodė didžiausią fermentų aktyvumą, o labai sumažėjo mėginių, pagamintų iš Arabidopsis stiebų arba iš vieno iš trijų išmuštų medvilnės mutantų.

  • Trisdešimt šešių metrų celiuliozės sintazės superkomplekso apibūdinimas medvilnės pluošte

    (A) BN-PAGE identifikavimas 36-mer tipo CSC laukinio tipo medvilnės pluoštuose, naudojant antikūnus prieš GhCesA4 ir GhCesA7. (B) Išmuštas GhCesA8 genas lėmė medvilnės pluošto super CSC depolimerizaciją. Kreditas: Science China Press

  • Trisdešimt šešių metrų celiuliozės sintazės superkomplekso apibūdinimas medvilnės pluošte

    (A) SAXS pluošto ląstelių medžiagų analizė, siekiant nustatyti kiekvieno pluošto skersmenį skirtingoje mikrofibrilėje. (B) penkių mėginių polidispersiškumo analizė. Smailės padėtis, atitinkanti abscises, rodo mikrofibrilių skersmenį kiekviename mėginyje. (C) Skerspjūvio ploto palyginimas ir gliukano grandinės skaičiaus skaičiavimai kiekviename mikrofibrilės pluošte iš skirtingų medžiagų. GHF, G. hirsutum pluoštas; WTF15, laukinio tipo 15 DPA pluoštas; gha4f, gha7f ir gha8f, skaidulos iš ghcesa4, 7 ir 8 mutantų. Kreditas: Science China Press

Komanda nustatė, kad GhCesA4, 7 ir 8 atkūrė savo ortologinių Arabidopsis mutantų fenotipus, galbūt reformuodami CSC heksamerus. Genetinė komplementacija nebuvo pastebėta, kai genetinei transformacijai buvo naudojami neortologiniai celiuliozės sintazės genai, o tai rodo, kad kiekvienas iš trijų subvienetų yra būtinas CSC formavimui ir pilnai celiuliozės sintazės funkcijai.

Jie taip pat pranešė apie keturių skirtingų tipų celiuliozės mikrofibrilių egzistavimą skirtingose ​​augalinėse medžiagose: laukinio tipo medvilnės pluošto antrinėje ląstelių sienelėje yra 72 gliukano grandinės, pluošto ląstelės iš pirminės ląstelės sienelės periodo ir cezario defektų turinčios medvilnės mutantai turi 36. – gliukano grandinės, o mung pupelių hipokotilo ir eglės stiebuose yra 24 gliukano grandinės, o visi kiti pavyzdžiai, įskaitant salierų lapkočius, medvilnės arba Arabidopsis stiebo audinius, susideda iš 18 gliukano grandinių.

Apibendrinant galima pasakyti, kad mokslininkai pirmą kartą eksperimentiškai patvirtino 36-merų CSC egzistavimą medvilnės pluošto antrinės ląstelės sienelės sintezės laikotarpiu. Šiam 36-merų CSC susidarymui reikalingos visos trys celiuliozės sintazės, tik homodimerai buvo pastebėti mutantinėse medvilnės linijose, kurių vienas iš GhCesA4, 7 arba 8 genų buvo išmuštas. Jie pagamino pirmąją pasaulyje brandžią medvilnės pluošto ląstelę be antrinės ląstelės sienelės nusėdimo ir atskleidė, kad celiuliozės mikrofibrilės medvilnės antrinėje ląstelės sienelėje buvo sudarytos iš 72 gliukano grandinių. Medvilnės pluošto membranos ekstraktas be ląstelių sugebėjo susintetinti ilgas β-1,4-gliukano grandines su dideliu fermentų aktyvumu in vitro sistemoje. Medvilnės CSC apibūdinimas kartu su jo produktu palengvins mūsų supratimą apie mechanizmus, kontroliuojančius antrinę ląstelių sienelių biosintezę įvairiose augalų rūšyse.


Augaliniai polimerai ne visada veikia kartu, kad sudarytų gražias formas


Daugiau informacijos:
Xingpeng Wen ir kt., Molekuliniai celiuliozės sintazės superkomplekso iš medvilnės pluošto tyrimai atskleidžia jo unikalias biochemines savybes, Mokslas Kinija Gyvybės mokslai (2022). DOI: 10.1007 / s11427-022-2083-9

Pateikė Science China Press

Citata: Medvilnės pluošte esančio celiuliozės sintazės superkomplekso apibūdinimas (2022 m., gegužės 6 d.), gautas 2022 m. gegužės 7 d. iš https://phys.org/news/2022-05-characterization-cellulose-synthase-supercomplex-cotton.html

Šis dokumentas yra saugomas autorių teisių. Išskyrus bet kokius sąžiningus sandorius privačių studijų ar mokslinių tyrimų tikslais, jokia dalis negali būti atkuriama be raštiško leidimo. Turinys pateikiamas tik informaciniais tikslais.

Parašykite komentarą

El. pašto adresas nebus skelbiamas.