農業科学と食品研究ジャーナル
オープンアクセス

概要

AP-MSと植物の器官成長：細胞から組織まで

ヘルト・デ・イェーガー

細胞構造と機能の根底には、短期および長期のサブアトミック相互作用のシステムがあります。当社の研究チームは、植物用のインタラクトミクス機器を開発し、タンパク質複合体の分離のためのクラス最高のアフィニティー精製質量分析 (AP-MS) プラットフォームを運営しています。その高い特異性と説明力により、当社の基盤は常に研究部門の中心的なオミクス機器となってきました。細胞の成長と増殖制御に関与する多くのタンパク質について構造が分離され、タンパク質の発見、タンパク質構造の実用的な研究、植物器官の成長に関連するタンパク質システムのマッピングにつながっています。これらは細胞社会で始まりましたが、徐々にアラビドプシスの苗へと進み、最終的には作物植物になりました。それらの大きな器官は、形成期における器官成長の複雑な原理の研究に特に適しています。これらは、葉の成長中のタンパク質複合体の要素の研究のアイデアの証拠を獲得し、器官成長の設計への応用を示しています。

事実上すべてのタンパク質は他のタンパク質と相互作用するため、タンパク質間相互作用 (PPI) を考慮することは、タンパク質の働きを理解する上で重要です。これは、タンパク質がしばしば形成段階または組織特異的な相互作用を形成する特定の形成プロセスを考慮する場合に特に顕著です。ただし、植物内でこれらの特定の PPI を考慮することは困難です。植物内で PPI を分析するための最も一般的な方法の 1 つは、質量分析 (AP/MS) と組み合わせた親和性洗浄です。質量分析の分野における継続的な進歩により、形成環境での AP/MS の使用が促進されています。このレビューでは、植物形成プロセスを検討するための親和性洗浄の分野における 2 つの主要な進歩、収集された組織の形成目標の拡大、および親和性洗浄から相互作用改善への移行について説明します。さらに、最近登場し、植物におけるタンパク質相互作用研究の将来に大きな影響を与える可能性のあるいくつかの新しい相互作用洗浄手法についても説明します。

葉緑体とミトコンドリアは植物の成長に不可欠です。細胞にエネルギーと炭素源を供給するだけでなく、アミノ酸分解、ホルモン生合成、細胞分裂など、さまざまなプロセスで重要な役割を果たすようになりました。半自律的な細胞小器官として、細胞小器官には小さなゲノムが含まれており、その維持と表現は主に原子成分に依存しています。したがって、細胞と細胞小器官の間の集中的な相互作用は、適切な動作を保証するために不可欠であり、光合成と酸化的リン酸化に関与する細胞小器官タンパク質をコードする原子特性は、植物の成長にとって明らかに重要です。器官の成長は、細胞増殖と細胞伸長という 2 つの基本的な細胞形態によって制御されます。ここでは、葉と根の成長中に異なる伝達を受ける細胞小器官タンパク質の変異が植物の成長にどのように影響するかを調査します。私たちの発見は、細胞増殖中に植物の器官の成長における細胞小器官タンパク質の適切な役割を示しています。しかし、これまで、細胞の成長を促す細胞型における、原子コード化された細胞小器官タンパク質の役割は、あまり詳しく研究されていませんでした。したがって、研究者には、成長を促す上で重要な、細胞増殖と細胞成長の基本的なプロセスを葉緑体とミトコンドリアがどのように制御しているかをよりよく理解できるよう、表現型の表現を目に見える特徴を超えて拡張することを推奨します。

植物が成長するとき、細胞増殖と細胞成長は厳密に制御され、葉などの最終的なサイズが確定した器官を形成します。いくつかの研究により、葉の成長における細胞増殖段階の重要性が示されており、細胞周期の制御が正しい葉の成長に不可欠であることが示されています。細胞周期インタラクトームを構成する関連タンパク質の膨大で複雑な配列が、ある細胞周期段階から次の段階への移行を制御します。ここでは、主にシロイヌナズナにおいて、発現が調整されると最終的な葉のサイズに影響を与えるこのインタラクトームの細胞周期制御因子に関する最新のデータを概説します。サイクリン依存性キナーゼ (CDK)、サイクリン (CYC)、およびそれらの転写および翻訳後制御因子の異常の描写に加えて、細胞周期タンパク質と相互作用するタンパク質をコードする 27 個の特性の追加および機能喪失異常の表現型研究を紹介します。このデータ集積は、細胞周期関連特性が誤って伝達されると、葉の成長が頻繁に変化すること、そして、明らかに、細胞周期関連特性による最終的な器官サイズの決定において、(I) 細胞分裂、(ii) 成長測定、(iii) ANAPHASE PROMOTING COMPLEX/CYCLOSOME (APC/C) の活性化による G2/M 期の正しい進行という 3 つの基本パターンが重要であることを示しています。全体として、このメタ分析は、葉の成長制御因子では細胞周期インタラクトームが強化されていることを示しており、新しい細胞周期制御因子と推定される新しい葉の成長制御因子を区別する可能性を示しています。