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）是高等植物必需的微量元素之一，是细胞壁超分子结构形成所必需的，作为果胶多糖的交联因子。因此，B缺乏引起的损伤被认为是细胞壁结构缺陷所致，但具体机制尚不清楚。在这项研究中，我们研究了与维生素 B 营养状况相关的基因表达变化，并试图阐明维生素 B 缺乏对代谢的影响。首先，我们寻找 B 缺乏诱导的基因。将烟草培养细胞以正常浓度1/20的B浓度进行传代培养，选择适应低B的细胞。通过在这些细胞和对照细胞之间进行 cDNA 消减，我们鉴定了在条件细胞中诱导的 13 个基因。其中一些编码抗氧化酶（过氧化氢酶、谷胱甘肽-S-转移酶、UDP-葡萄糖：类黄酮糖基转移酶）。考虑到重金属、过量盐、干旱和感染等多种因素会导致植物发生氧化应激，因此推测B缺乏也会导致氧化应激，但适应的细胞会增加抗氧化活性并适应它。条件细胞中还诱导了蛋白质合成/降解酶（RNA 结合蛋白、信号识别颗粒、泛素结合酶和胞质谷氨酰胺合成酶）。这些有利于被活性氧损坏的蛋白质的周转，这与 B 缺乏时发生氧化应激的假设一致。为了检验这一假设，我们对 B 耗尽的细胞施用活性氧检测试剂并观察它们。治疗后 18 小时观察到明显强于对照的信号，支持氧化应激的发生。许多维生素 B 缺乏症可能源于氧化应激。在低 B 适应细胞中诱导的基因中，UDP-葡萄糖：类黄酮糖基转移酶也在用 B 缺失处理的对照细胞中被诱导。它的表达在治疗开始后 30 分钟内被诱导，表明 B 缺乏的影响在极短的时间内发生。