新发现蛋白调控在植物细胞中纤维素的创建

纤维素——植物细胞壁中不可分割的组成部分,是一个重要的食物来源,纸张、纺织品和生物燃料,但其创造植物细胞内调控仍不清楚。现在,宾夕法尼亚州立大学的研究人员领导的研究小组已经发现了一种蛋白质,这种蛋白质修改负责生产纤维素的细胞机制,最终借机械稳定性。这个新的理解可以通知更稳定的设计,cellulose-enriched材料对生物燃料和其他功能。

植物细胞内,一个复杂的蛋白质称为纤维素合酶纤维素的复杂构建一个链。这个过程的监管决定各种属性时和它发生的速度有多快,以及纤维素链的长度。

纤维素是地球上最丰富的生物聚合物,尽管它的重要性,相对很少有人知道如何监管,其合成”应顾说,宾夕法尼亚州立大学的生物化学和分子生物学教授希伯大学科学研究小组的领导人。“在这项研究中,我们发现了一个叫做calcium-dependent蛋白激酶的蛋白质32 (CPK32)和确认其化学修改的一个蛋白质纤维素合酶复杂,最终帮助调控纤维素生物合成过程。”

研究人员在一篇论文发表了他们的研究结果出现在《华尔街日报》7月11日新植物学家。

CPK32进行化学修饰的蛋白质被称为磷酸化;它添加了一个化合物称为纤维素合酶蛋白CESA3磷组。这些类型的修改是可逆的和支持细胞中的多种重要的生物功能。在人类中,超过200000个地点可以由超过500个蛋白质磷酸化蛋白,这被称为激酶。在植物拟南芥,也被称为thale水芹和常用植物科学,超过43000个地点可以由1000多个激酶磷酸化。

“标识的激酶可以使磷酸化纤维素合酶是非常艰巨的,“顾说。“我们使用了一个筛选的方法寻找蛋白质与CESA3直接关联。这揭示了激酶CPK32,我们遵循了一系列的实验来确认CPK32实际上磷酸化CESA3,识别特定位置在CESA3发生这种情况,并确定这种磷酸化的影响。”

然后研究人员创建了一个版本的CESA3蛋白质的突变改变了地方添加磷组,防止磷酸化。细胞的变异植物——磷酸化CESA3内容是不可能的——降低了纤维素和纤维素合酶复杂,稳定性降低,成年植物的变异植物发育不良。

“以前的研究已经表明CPK32扮演了一个角色在一些生物过程,包括花粉管生长以及拍摄和根发展,“顾说。“在这里,我们将演示一个新函数CPK32和小说在稳定纤维素合酶的磷酸化作用机制复杂。”

接下来,研究人员计划调查的磷酸化是否CESA3特有CPK32或者任何其他激酶在同一个家庭同样可以调节纤维素生物合成。

“通过调节纤维素合酶的稳定性,我们可以鼓励细胞产生纤维素链长和最终工程师cellulose-rich材料,“顾说。

除了顾,宾夕法尼亚州立大学的研究团队包括Xiaoran鑫,研究生生物化学,微生物学和分子生物学项目的研究;全,在植物生物学研究生;Lei Lei,研究生在植物生物学的研究;助理教授和李Shundai生物化学和分子生物学。罗格斯大学研究团队还包括郑海盐和伊恩·华莱士内华达大学里诺。

这项研究受到了木质纤维素结构和中心的形成,一个能源前沿研究中心由美国能源部资助;宾夕法尼亚州立大学的生物化学和分子生物学;和美国国家科学基金会。

参考:鑫X,魏D, Lei L, et al . CALCIUM-DEPENDENT蛋白质KINASE32调节通过后期量转化纤维素生物合成的改性纤维素合酶。新植物学家。2023年7月10日在线发表:nph.19106。doi:10.1111 / nph.19106

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