故事

谷物种子中的蛋白质运输

种子积累蛋白质和淀粉,这些蛋白质和淀粉在发芽时被分解和动员起来。在种子中,谷物构成了一个高度专业化的存储组织的例子,它占种子总体积的80%[1].种子内膜系统是高度专门化的,种子储存的蛋白质通过内膜系统到达蛋白质体,这些蛋白质体要么来自内质网(ER),要么来自液泡[2].在大多数谷物中,脯氨酸是形成内质网衍生蛋白体的主要贮藏蛋白。然而,一些品种,如小麦、燕麦或大麦,同时含有不同数量的脯氨酸和球蛋白,它们在蛋白质储存液泡中积累。

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通过荧光和电子显微镜获得更深入的了解

谷物种子在稳定环境中储存蛋白质的天然能力已被成功地利用为生产具有药用价值的重组蛋白质的平台(3、4、5).由于这个原因,对蛋白质的不同运输路线的调查已成为几项研究的主题,因为重组蛋白质的最终储存地点以及所遵循的路线对这种产品的最终产量和质量有影响。

的使用荧光而电子显微镜结合对不同体系(单子代和双子代)中产生的重组糖蛋白的聚糖结构的分析,使我们对该课题有了更深入的了解。事实上,我们已经证明了玉米中蛋白质储存液泡的存在[6]我们已经证明了谷物胚乳和双子叶种子中蛋白质运输的关键差异。因此,在谷物胚乳细胞中,蛋白质储存液泡是重组蛋白进入内膜系统的首选目的地,而不携带进一步的靶向信号(7、8).同样的蛋白质在烟草或拟南芥等双子叶种子中被有效地分泌,反映了谷物胚乳的高度专业化,胚乳是一种濒死的组织,在萌发后无法存活,其唯一目的是存储蛋白质和淀粉[9]

重组真菌植酸酶在玉米胚乳细胞中的沉积

图1显示了重组真菌植酸酶在玉米胚乳细胞中的沉积。在玉米胚乳中表达了带有信号肽的重组真菌植酸酶。用刀片将处于发育中期的胚乳切片切开,固定在4%的多聚甲醛和0.5%的戊二醛中。

样品经乙醇系列脱水后,浸入并嵌入LRWhite树脂中,在60°C下聚合。用徕卡Ultracut UCT获得半薄片(1µm),用甲苯胺蓝染色(a)或用于免疫荧光研究(B)。

超薄切片(80 nm)也获得和染色与1%的醋酸铀酰和3%柠檬酸铅在徕卡新兴市场重组植酸酶免疫金定位后AC20。光和免疫荧光照片用a徕卡DM5500.用飞利浦显微镜观察超薄切片新兴市场-400电子显微镜。

见发育中期胚乳细胞中不同的蛋白质储存细胞器:蛋白质储存液泡(箭头)和玉米醇溶蛋白体(箭头)。植酸酶意外地沉积在蛋白质储存液泡中(B,箭头;C, PSV,箭头)以及玉米醇溶蛋白体(C, zb)周围。淀粉粒(s) 10µm (A, B), 1µm (C)。

参考文献

  1. 沃森:结构和组成。在:沃森SA和Ramstad PT(编):玉米:化学和技术。美国谷物化学家协会53-82页(1987)。
  2. Muntz K:储存蛋白质的沉积。植物学报,38(1-2):77-99(1998)。
  3. Hood EE、Witcher DR、Maddock S、Meyer T、Baszczynski C、Bailey MR、Flynn P、Register J、Marschall L、Bond D、Kulisek E、Kusnadi A、Evangelista R、Nikolov Z、Wooge C、Mehigh RJ、Hernan R、Kappel WK、Ritland D、Li C-P和Howard JA:从转基因玉米中提取亲和素的商业生产:转化体的表征、生产、加工、提取和纯化。Mol.品种3:291-306(1997)。
  4. Witcher DR, Hood EE, Peterson D, Bailey M, Bond D, Kusnadi A, Evangelista R, Nikolov Z, Wooge C, Mehigh R, Kappel W, Register I, James C和Howard JA: β-葡糖苷酸酶(GUS)的商业生产:植物中蛋白质生产的模型系统。摩尔。品种4:301-12((1998)。
  5. Devaiah SP, Requesens DV, Chang YK, Hood KR, Flory A, Howard JA和Hood EE:玉米胚乳中纤维生物水解酶II (Cel6A)的异源表达。转基因res22: 477-88(2013)。
  6. Arcalis E, Stadlmann J, Marcel S, Drakakaki G, Winter V, Rodriguez J, Fischer R, Altmann F, Stoger E:玉米胚乳中分泌糖蛋白命运的变化。植物生理学报,32(2):369 - 371(2010)。
  7. Arcalis E, Marcel S, Altmann F, Kolarich D, Drakakaki G, Fischer R,Christou P和Stoeger E:重组蛋白在小麦胚乳后网室的意外沉积模式。植物学报136:3457-66(2004)。
  8. Drakakaki G, Marcel S, Arcalis E, Altmann F, gonzales - melendi P, Fischer R, Christou P和Stoeger E:重组蛋白在组织依赖性中的细胞内命运。植物物理学报,41(4):578-86(2006)。
  9. 王晓燕,陈晓燕,陈晓燕,陈晓燕,等:重组糖蛋白的分子结构与亚细胞定位的关系。中国生物医学工程学报,33(1):1 - 6(2013)。

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