ホウ素による細胞壁と細胞膜のクロストーク

硼引起的细胞壁和细胞膜之间的串扰

基本信息

批准号：
14760037
负责人：
小林優
金额：
$ 2.05万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2003
项目状态：
已结题

项目摘要

ホウ素(B)は高等植物の微量必須元素の一つであり、ペクチン質多糖の架橋因子として細胞壁超分子構造の形成に必要とされる。従ってB欠乏による障害は細胞壁構造の欠陥から生じると考えられるが、その具体的な機構は明らかでない。本研究ではB栄養状態に伴う遺伝子発現変化について検討し、B欠乏が代謝に与える影響の解明を試みた。まずB欠乏で誘導される遺伝子を探索した。タバコ培養細胞を通常の1/20のB濃度で継代培養し低B馴化細胞を選抜した。この細胞と対照細胞の間でcDNAサブトラクションを行ない、馴化細胞で誘導される遺伝子13種を同定した。その一部は抗酸化酵素(カタラーゼ、グルタチオン-S-トランスフェラーゼ、UDP-グルコース:フラボノイド糖転移酵素)をコードしていた。植物では重金属、塩類過剰、乾燥或いは感染等多様な要因で酸化ストレスが発生することを併せ考えると、B欠乏でも酸化ストレスが発生するが、馴化細胞は抗酸化活性を高めそれに適応していると推測される。馴化細胞では蛋白質合成・分解系酵素も誘導された(RNA結合蛋白質、シグナル認識粒子、ユビキチン結合酵素、細胞質型グルタミン合成酵素)。これらは活性酸素種により損傷した蛋白質の代謝回転に有利であり、B欠乏で酸化ストレスが発生するという仮説と矛盾しない。この仮説を検証するため、B欠除処理細胞に活性酸素種検出試薬を投与し観察を行なった。処理後18時間では対照より明らかに強いシグナルが観察され、酸化ストレスの発生が裏づけられた。B欠乏障害の多くは酸化ストレスに由来する可能性がある。また低B馴化細胞で誘導される遺伝子のうち、UDP-グルコース:フラボノイド糖転移酵素は、対照細胞のB欠除処理でも誘導された。その発現は処理開始30分以内に誘導され、B欠乏の影響は極めて短時間に生じることが明らかとなった。

硼（B）是较高植物的痕量基本要素之一，是形成细胞壁超分子结构作为果胶多糖的交联因子所必需的。因此，据信B缺乏症是由于细胞壁结构中的缺陷而导致的，但是这种特定机制尚不清楚。在这项研究中，我们研究了与B营养状况相关的基因表达的变化，并试图阐明B缺乏对代谢的影响。首先，我们搜索了B缺乏症引起的基因。将烟草培养的细胞在正常B的1/20的B浓度下取代，并选择低B条件细胞。在该细胞和对照细胞之间进行了cDNA减法，并鉴定了由条件细胞诱导的13个基因。其中一些编码抗氧化剂酶（过氧化酶，谷胱甘肽-S-转移酶，UDP-葡萄糖：类黄酮糖基化）。考虑到由于多种因素，例如重金属，过量的盐，干燥或感染，氧化应激发生在植物中，因此B缺乏症也会产生氧化应激，但假定适应性细胞会增加抗氧化活性并适应它。还诱导了蛋白质合成和降解酶（RNA结合蛋白，信号识别颗粒，泛素偶联的酶，细胞质谷氨酰胺合酶）。这些对于被活性氧损坏的蛋白质的营业率是有利的，并且与B缺乏会导致氧化应激的假设一致。为了验证这一假设，对用B缺陷型细胞处理的细胞进行了活性氧的检测试剂，并进行了观测。治疗后18小时，观察到比对照更明显的信号，证实了氧化应激的发生。许多B缺乏障碍可能来自氧化应激。在低B条件细胞诱导的基因中，UDP-葡萄糖：类黄酮糖基转移酶也通过B缺失处理在对照细胞中诱导。它的表达在治疗后的30分钟内被诱导，并揭示了B缺乏的作用发生在很短的时间内。