プッシャー上の新しい植物タンパク質

植物のシグナル伝達経路で同定された分子スイッチ

細胞に作用するシグナルは、細胞膜受容体を介してグアニンヌクレオチド交換因子(GEF)に中継されます。 これらは、Ropタンパク質のGDPからGTPへの交換を触媒し、それによってそれらを活性状態に変換します。 アクティブなRop分子は、多くの植物の生命過程に影響を及ぼすエフェクターと相互作用します。 背景には、本研究で使用した植物シロイヌナズナの花があります。 ©Christoph Thomas、分子生理学MPI
読み上げ

成長、発達、生殖、適応-植物や他のすべての生物におけるこれらの重要な機能の鍵は、分子スイッチです。 科学者は、これらの分子スイッチを活性化し、重要な植物の生理学的プロセスを開始するタンパク質を特定しました。 これらの植物タンパク質は、動物や真菌の対応物とは大きく異なり、おそらく進化の後半に進化したことが判明しました。

植物の寿命は、体の内側と外側からのさまざまな刺激の影響を受けます。 複雑な信号取得システムは、これらの信号を内部および外部の両方で登録し、細胞内で非常に特異的な応答をカスケード、増幅、および最終的にトリガーする生化学反応チェーンで処理します。 コントロールポイントは、植物の小さなタンパク質分子であるRopタンパク質の多くのシグナル伝達経路で機能します。 それらは、信号伝達を分子スイッチとして伝えます。

通常、すべての生物で類似したスイッチタンパク質

同様のスイッチタンパク質は、動物および真菌からも知られています。 これらのいわゆるRhoタンパク質は、さまざまな生理学的プロセスに影響を与える小さなGTP結合タンパク質(Gタンパク質)のRasスーパーファミリーのサブセットです。 それらのスイッチ機能は、ヌクレオチドGDPまたはGTPのいずれかがバインドされているという事実に基づいています。 GDPにバインドされた状態では、タンパク質は非アクティブです。 GTP結合のアクティブ状態では、エフェクタータンパク質に結合し、シグナルを中継します。

近年の研究により、Rhoファミリーのメンバーである植物スイッチタンパク質(rops)は、植物の成長と発達に影響を与え、受精を制御し、多くの環境課題に対する植物の応答を制御するため、生理学的プロセスで中心的な役割を果たすことが示されています。ストレス要因の制御(例:害虫の侵入)。 それによって植物に適用される信号は、しばしば細胞表面の受容体タンパク質によって知覚され、細胞内部に伝達されます。 ただし、これらの信号は、分子スイッチがGEFタンパク質によって作動、つまり活性化されている場合にのみ効果があります。 しかし、植物ではRopに必要な交換因子が知られていないため、長い間、Ropタンパク質がどのように活性化されるかは完全に不明でした。

一致しない

ドルトムントのマックスプランク分子生理学研究所の研究者は、Rop活性化の謎を解き、Rop特異的交換因子(RopGEF)として機能する植物のタンパク質の新しいファミリーを特定しました。 興味深いことに、Gタンパク質とその調節因子は一般に動物、真菌、および植物の類似(相同)タンパク質であることがわかっていますが、植物のRopGEFタンパク質は他の高等生物界のタンパク質と一致していません、 ディスプレイ

それらの反対側には、動物や菌類の完全に異なるRhoGEFがあり、それらは植物界では見つけることができません。 進化の過程でGEFがRhoファミリーの小さなGTPアーゼのアクチベーターとして作用するという事実は、植物界が菌類と動物を発達させた。

新しいRopGEFとデータベースエントリをさらに比較すると、科学者はこのタンパク質ファミリーの一部のメンバーが受容体タンパク質に直接結合することも発見しました。 ドルトムントの研究者たちは、植物のROP依存プロセスの閉じた反応連鎖を提案し、その後、膜結合受容体を介して着信シグナルを検出し、スイッチタンパク質であるRopGEFに転送することができます。 Ropをアクティブにして、複数のシグナルチェーンをアクティブにします。

ドルトムント研究の結果は、植物のシグナル伝達の理解に大きく貢献し、害虫の制御など、植物の重要なプロセスを調節する新しいアプローチを提供する可能性があります介入。

(MPG、2005年8月7日-NPO)