Az enzim kulcsfontosságú a növényi növekedési hormon termelésében

Az enzim kulcsfontosságú a növényi növekedési hormon termelésében
Az enzim kulcsfontosságú a növényi növekedési hormon termelésében
Anonim

2001. január 12. - A kutatók azonosítottak egy enzimet, amely részt vesz az auxin, egy növényi növekedési hormon termelésében, amely a növények növekedésének számos aspektusát befolyásolja, beleértve a sejtosztódást és a virágzást. Bár az auxint több mint 100 éve tanulmányozták, a tudósok nem tudták jól, hogyan szintetizálják a hormont a növények.

A Science folyóirat 2001. január 12-i számában megjelent cikkben a Howard Hughes Orvosi Intézet kutatója, Joanne Chory és munkatársai a San Diego-i Human BioMolecular Research Institute és a Minnesota Egyetem munkatársai egy új flavin azonosításáról számoltak be. monooxigenáz (FMO)-szerű enzim, amely központi szerepet játszik az auxin bioszintézisében.A felfedezés az auxinszintézis egyik fontos útját tárja fel, és valószínűleg olyan nyomokat kínál, amelyek segíthetik a kutatókat, hogy hasonló enzimeket tanulmányozzanak emlősökben. Az FMO-szerű enzimek szerepét akkor fedezték fel, amikor a tudósok létrehozták az Arabidopsis növény mutáns formáját, amelynek növekedési jellemzői az auxin túltermelésre utalnak. Az Arabidopsis, egy kis virágos növény, amely a mustárnövény rokona, a növénybiológiai kutatások alapvető modellszervezete.

„Véletlenszerűen beépítettünk az Arabidopsis genomjába olyan DNS-szekvenciákat, amelyeket fokozó szekvenciáknak nevezünk, amelyek elősegítik a génaktivitást” – mondta Chory, a The Salk Institute for Biological Studies munkatársa. "Konkrétan a fényre reagáló útvonal mutánsait kerestük. A növények fényre reagáló útvonalának egyik mérőszáma az elsődleges szár vagy a hipokotil hossza különböző fényviszonyok között" - magyarázta Chory. "Általában a fény elnyomja a szár növekedését, így a szár vastagabb lesz, és több levelet tud megtámasztani.Azokban a növényekben, amelyek a mutációk miatt rosszul reagálnak a fényre, a hipokotil megnyúlik."

Chory szerint a kísérleteik során előállított egyik mutáns túlszaporodás jeleit mutatta, ami az auxin túltermelésre jellemző. "Ennek a mutánsnak hosszú hipokotiljai voltak, és megnövekedett apikális dominanciája a lefelé görbülő levelekkel" - mondta Chory. Az apikális dominancia az auxin által jellegzetesen előidézett oldalirányú elágazás gátlása.

"Ezek a tulajdonságok olyan növényt eredményeztek, amely hasonlít a jukkára, ezért a mutáns jukkának neveztük el. Fontos, hogy mindezek a tulajdonságok mintegy azt kiáltották nekünk, hogy túltermelődött az auxin" - mondta Chory.

Ha bebizonyosodott, hogy a yucca mutáns külső megjelenését az auxin túltermelés okozza, akkor a domináns, termékeny yucca kínálhatja az első kísérleti rendszert az auxin szintézisének tanulmányozására. Más kutatók korábbi kísérletei a funkcióvesztést okozó auxin mutánsok előállítására – ez a standard megközelítés a szintetikus útvonalak feltárására – nem járt sikerrel.

A yucca-mutáns növények elemzése feltárta, hogy valóban megnövekedett auxinszintet mutattak, mondta Chory. Ezenkívül a növényeken végzett fiziológiai és genetikai kísérletek azt mutatták, hogy ezek a magas auxinszintek okozzák a yucca mutáns jellegzetes növekedési jellemzőit. Ezenkívül a tudósok képesek voltak elfojtani a yucca jellegzetes növekedési jellemzőit olyan genetikai technikák alkalmazásával, amelyek kifejezetten csökkentették a mutáns növény auxinszintjét.

Annak tesztelésére, hogy a yucca gén által szabályozott útvonalat valószínűleg más növények auxinszintézisére is használják-e, a kutatók túlexpresszálták a YUCCA gént dohánynövényekben. Ezek a kísérletek drámai módon megváltoztatták a dohánynövényt, és olyan dohánynövényeket hoztak létre, amelyek hasonlítottak az Arabidopsis yucca által kiváltott változásaira.

A YUCCA gén által expresszált enzim azonosítására a tudósok genetikai vizsgálatokat végeztek, és megállapították, hogy a gén hasonlít az emlősökben található FMO génekre, mondta Chory. Az Arabidopsis genom adatbázisában végzett keresések feltárták, hogy a növény két FMO-szerű géncsaláddal rendelkezik.Amikor a tudósok aktiváló címkézést alkalmaztak e gének túlzott expressziójára a növényekben, a növények a yucca mutánsra hasonlítottak. Az ilyen redundancia – mondta Chory – végül megmagyarázza, hogy a kiütött auxin mutánsok előállítására irányuló korábbi erőfeszítések miért kudarcot vallottak.

Növénybiológusok vitatták, hogy az auxin bioszintézise a triptofán aminosavától függő útvonalon megy-e végbe. Ennek az FMO-szerű enzimnek a yucca-ban végzett vizsgálatai kimutatták, hogy az enzim nagy valószínűséggel katalizálja a triptamin vegyület oxigenizációját, ami kulcsfontosságú megállapítás, mondta Chory.

"Ez a megállapítás arra késztetett bennünket, hogy visszamegyünk, és megvizsgáljuk az auxin bioszintézisének javasolt útvonalait, amelyek közül egyiket sem sikerült kiválogatni a növényben. És mivel a triptamin, amelyre ez az enzim hat, a triptofántól függő útvonalból származik, az auxin bioszintézis, ez azt mutatja, hogy a yucca-ban az auxin bioszintézise triptofán-függő útvonalon megy végbe."

Az auxin bioszintézisének képét azonban bonyolítja az a tény, hogy más tudósok olyan mutáns növényeket hoztak létre, amelyek nem képesek triptofánt termelni, mégis képesek auxint termelni."Így van egy alternatív út, de legalább most elkezdhetünk javaslatot tenni az auxin bioszintézis triptofánfüggő részének útvonalára."

Chory és kollégái jelenleg az Arabidopsis különböző FMO-szerű enzimeit kutatják, és úgy véli, hogy a növényi enzimből származó betekintés betekintést nyújthat az emlős társaik működésébe.

"Senki sem tudja, miért vannak az állatokban ezek az enzimek" - mondja. "Tudják, hogy az FMO-k képesek méregteleníteni a xenobiotikumokat – az élelmiszerekben természetesen előforduló mérgező vegyületeket. Eredményeink azt sugallják, hogy a kutatóknak, akik ezeket az emlős enzimeket tanulmányozzák, a triptofán-anyagcserét kellene ezen enzimek egyik fontos élettani szerepének tekinteniük."

Népszerű téma

Érdekes cikkek
Az őskémiai érzékelő fejlődése, a nocicepció, kiszagolva
Olvass tovább

Az őskémiai érzékelő fejlődése, a nocicepció, kiszagolva

Amikor megfullad a csípős cigarettafüsttől, úgy érzi, mintha felégne egy falat wasabi-csipkés sushitól, vagy sírna, miközben nyers hagymát és fokhagymát vág, válaszát egy eredeti kémiai érzékelő váltja ki mintegy 500 millió éves állatfejlődés – számoltak be a Brandeis Egyetem tudósai a Nature március 18-i tanulmányában.

A gombák gyorsan változhatnak, továbbadhatják a fertőző képességet
Olvass tovább

A gombák gyorsan változhatnak, továbbadhatják a fertőző képességet

A gombák jelentős potenciállal rendelkeznek a „horizontális” génátvitelben, egy új tanulmány kimutatta, hasonlóan azokhoz a mechanizmusokhoz, amelyek lehetővé teszik a baktériumok ilyen gyors fejlődését, rezisztenssé válnak az antibiotikumokkal szemben, és más súlyos problémákat okoznak.

Marine Mr. Mom: A hím csőhalak szülnek, de némelyik döglött apa, a tanulmány szerint
Olvass tovább

Marine Mr. Mom: A hím csőhalak szülnek, de némelyik döglött apa, a tanulmány szerint

A hím csőhalak és csikóhal-unokatestvéreik az egyetlen hím, amely ténylegesen vemhes lesz és megszül, de a pipahalak valószínűleg soha nem nyerik el az Év Atyja díjat – az utódokhoz való hozzáállásuk a teljes szeretettől a teljes elhanyagolásig terjedhet, a Texas A&M Egyetem kutatóinak új eredményei szerint.