Afsløring af de molekylære funktioner af lipiddråbeproteiner i Arabidopsis thaliana-blade

Lipider er biomolekyler, der er afgørende for, at den levende celle fungerer korrekt. De findes i cellemembranerne og er også integrerede komponenter i cellesignalveje. Planteceller har subcellulære strukturer eller organeller kaldet lipiddråber (LD'er) i blade og frø, som opbevarer overskydende lipider (fedtstoffer).

Nylige undersøgelser har vist, at LD'er også lokaliserer unikke planteproteiner, der udfører essentielle molekylære funktioner. For eksempel lokaliserer frø-LD'er planteproteiner kaldet oleosiner, som hjælper frøene med at klare frostgrader og spire ordentligt.

Med et voksende bevis på, at LD'er ikke kun er organeller til kulstoflagring, men også kan udføre væsentlige molekylære funktioner, søgte en gruppe forskere fra Japan at forstå rollen af ​​de relativt uudforskede blad-LD'er.

Lektor Takashi L. Shimada, en LD-ekspert tilknyttet Chiba University, forklarer motivationen bag deres forskning. "Vi har en begrænset forståelse af funktionerne af blad-LD'er - hvorfor akkumulerer planteblade overhovedet LD'er? Vi mener, at svaret på dette grundlæggende spørgsmål også vil bidrage til lipidproduktionsteknologi."

I en ny undersøgelse offentliggjort i Grænser i plantevidenskab , Dr. Shimada og hans forskergruppe viste, at blad-LD'er lokaliserede myosinbindende proteiner, der er essentielle for intracellulære bevægelser og enzymer, der katalyserer furanfedtsyrebiosyntese - en type fedtproduktion i levende celler - hvilket fremhæver de potentielle og tidligere uopdagede molekylære funktioner af LD'er.

Denne forskning blev ledet af Dr. Shimada, som er tilknyttet Graduate School of Horticulture, Plant Molecular Science Center og Research Center for Space Agriculture and Horticulture ved Chiba University, Japan.

Hans forskningsgruppe involverede også hr. Yuto Omata fra Fakultetet for Havebrug, Chiba University, som er den første forfatter til denne undersøgelse, sammen med Dr. Emi Mishiro-Sato, underviser ved World Premier International Research Center Initiative-Institute of Transformative Bio- Molecules, Nagoya University, og Dr. Ikuko Hara-Nishimura og Dr. Haruko Ueda fra Fakultetet for Naturvidenskab og Ingeniørvidenskab, Konan University i Japan.

Forskerne brugte en Arabidopsis plantemodel muteret til at akkumulere LD'er i bladene kaldet Arabidopsis thaliana mutant high sterol ester 1. Dr. Shimada tilføjer:"Denne Arabidopsis plante mutant model tjener også som en værdifuld ressource til yderligere undersøgelse af blad LD proteomet."

Yderligere isolerede forskerne disse blad-LD'er og brugte massespektrometri til at identificere associerede proteiner. De fandt 3.206 kandidatproteiner. De fokuserede på 31 kandidatproteiner til at teste associeret adfærd i blad-LD'er. De vedhæftede en fluorescerende markør til disse proteiner for at lette mikroskopiske observationer.

Fluorescensmikroskopien afslørede tilstedeværelsen af ​​MYOSIN-BINDENDE PROTEIN14 (MYOB14) og to ukarakteriserede proteiner i blad-LD'erne under undersøgelse. Yderligere undersøgelse indsnævrede MYOB-familiemedlemmerne lokaliseret til blad-LD'er:MYOB1, MYOB2, MYOB3 og MYOB5.

Forskerne identificerede også de to ukarakteriserede proteiner som lignende enzymer til furanfedtsyrebiosyntese, hvilket tyder på en potentiel sammenhæng mellem blad-LD'er og typen af ​​fedtsyreproduktion.

På trods af de fremskridt, der er gjort i denne undersøgelse, advarer Dr. Shimada:"Vi er nødt til at identificere yderligere blad-LD-proteiner for at løse de molekylære og fysiologiske funktioner af blad-LD'er."

Ikke desto mindre baner undersøgelsen vejen for fremtidig forskning i blad-LD'er - en relativt uudnyttet planteressource - der kan revolutionere lipidproduktionen og tilknyttede industrier, alt takket være indsatsen fra Dr. Shimada og hans team.

Flere oplysninger: Yuto Omata et al., Lipid-dråber i blade af Arabidopsis thaliana indeholder myosinbindende proteiner og enzymer forbundet med furanholdig fedtsyrebiosyntese, Grænser i plantevidenskab (2024). DOI:10.3389/fpls.2024.1331479

Journaloplysninger: Grænser i plantevidenskab

Leveret af Chiba University