スルホリピドSULFOQUINOVOSYLのジアシルグリセロールの生合成と機能

Annual Review of Plant Physiology and Plant Molecular Biology. Jun, 1998  |  Pubmed ID: 15012227

スルホリピドsulfoquinovosylジアシルグリセロールは、特に高等植物、コケ、シダ、藻類、最も光合成細菌の光合成膜に関連付けられている豊富な硫黄含有nonphosphorousのグリセロ脂質である。 sulfoquinovosylジアシルグリセロールの特徴的な構造特徴は、独自のヘッドグループを構成しないsulfoquinovose、6 - ヒドロキシル基がスルホン酸基で置換されたグルコースの誘導体である。 UDP-sulfoquinovoseからジアシルグリセロールのsn-3位置にsulfoquinovosyl部分の譲渡によるスルホリピドの最終組立のための成長の証拠がありますが、ほとんどは、前駆体UDP-sulfoquinovoseの生合成についてはほとんど知られていない。最近、スルホリピド生合成とそれに対応するSQD遺伝子の欠損変異体の数が異なる生物から利用できるようになりました。これらは、分子的および生化学的手法の組み合わせによりスルホリピド生合成を分析するための新しいツールを提供しています。さらに、スルホリピド欠損変異体の解析は、光合成膜のsulfoquinovosylジアシルグリセロールの機能に新たな洞察を提供しています。

シロイヌナズナ変異体の葉緑体DGD1でDigalactosyldiacylglycerol合成

Plant Physiology. Mar, 2002  |  Pubmed ID: 11891245

植物におけるガラクト生合成は非常に複雑である。それは異なった分子種を生じさせる複数の経路が含まれます。ガラクトリピド合成成長と光合成の分子種の役割の異なる経路の寄与を評価するために、我々はdigalactosyldiacylglycerol（DGDG）合成酵素アシルトランスフェラーゼ変異体と変異体DGD1、ACT1、二つのデサチュラーゼの二重変異体を分析するの遺伝的アプローチを開始した変異体、FAD2とfad3。二重変異体は、成長の遅滞の程度が異なるを示した：fad3、DGD1植物はDGD1と非常に類似していたのに対し、ACT1は、DGD1は、最も深刻な影響を受けたとFAD2の成長は、DGD1はわずかに減少した。 ACT1、DGD1では、脂質およびクロロフィル含量が減少したと光合成能力が影響を受けました。ガラクトリピドコンテンツの分子解析、脂肪酸組成、および位置の分布は、発育不全はそれ自体ガラクトリピド組成の変化によって引き起こされていないことを示唆している。 DGD1の葉緑体はmonogalactosyldiacylglycerol、DGDG、トリとtetragalactosyldiacylglycerolを合成可能であった。したがって、ACT1、DGD1とFAD2、DGD1の減少成長は葉緑体から酵素活性をDGDGの有無によって説明することはできません。リン酸欠乏時の変異体に蓄積DGDGの分子解析は、同様にDGD1の残留DGDGに、この追加の脂質は、突然変異、ACT1、DGD1、FAD2、とfad3の独立した経路を介して葉緑体膜に関連して合成されることが示唆された。我々のデータはACT1、DGD1の重度の成長欠陥が真核生物と原核生物の経路を介してだけでなく、光合成複合体の不安定化によって引き起こされる光合成能力の低下による葉緑体脂質合成の還元代謝フラックスによって引き起こされることを示唆している。

種子植物におけるガラクトルール

Trends in Plant Science. Mar, 2002  |  Pubmed ID: 11906834

葉緑体膜は、ガラクトのmonogalactosyldiacylglycerol（MGDG）とdigalactosyldiacylglycerol（DGDG）の高レベルが含まれています。 MGDGとDGDGの生合成に関与する遺伝子の単離、及びガラクト欠損シロイヌナズナ変異体の同定は非常にガラクト生合成と機能の解析を容易にしました。ガラクトは、光合成に直接的な役割を示唆し、光合成複合体のX線構造に記載されています。さらに、ガラクトはガラクトの増加によって提案されたように、リンの代わりにすることができます。リン脂質比をリン酸塩の欠乏した後。 DGDGにMGDGの割合は、チラコイド膜の物理的な段階にも重要であり、規制される可能性があります。

SQD2エンコーディングスルホリピド合成酵素で破壊シロイヌナズナは、リン酸限られた成長に損なわれている

Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. Apr, 2002  |  Pubmed ID: 11960029

スルホリピドスルホキノボシルジアシルグリセロールは、種子植物の光合成膜の構造脂質の大部分を提供する3つのnonphosphorous糖脂質の一つです。ガラクトとは異なり、スルホリピドは、その6 - デオキシ-6 - スルホン酸 - グルコース（sulfoquinovose）頭部基の生理的pHでアニオン性である。 2の手順では、この脂質の進行の生合成：最初のUDP-グルコースからUDP-sulfoquinovoseのアセンブリと亜硫酸塩、第二、UDP-sulfoquinovoseからジアシルグリセロールにsulfoquinovose部分の転送。最初の反応は、シロイヌナズナのSQD1タンパク質によって触媒される。ここでは、シロイヌナズナのSQD2遺伝子の同定を説明します。我々はこの遺伝子がスルホリピド生合成の第二段階を触媒するsulfoquinovosyltransferaseをエンコードすることを提案する。大腸菌でSQD1とSQD2の発現は、この細菌の植物スルホリピド生合成を再構成した。シロイヌナズナでこの遺伝子に伝達DNAの挿入は、それぞれのsqd2変異体でスルホリピドの欠如を完了するために導いた。この変異体は、リン酸限られた成長条件の下で減少し、成長を示した。結果はスルホリピドはリン酸限られた成長条件下で陰イオン性リン脂質の代替として機能することができるという仮説を支持している。ホスファチジルグリセロールとともに、スルホリピドはおそらく光合成膜の適切な機能のために必要とされる負に帯電した脂質 - 水界面を維持に貢献しています。

シロイヌナズナのミュータントPgp1軌跡は障害活性を有するPhosphatidylglycerolphosphateの合成酵素をコードする

Plant Physiology. Jun, 2002  |  Pubmed ID: 12068104

ホスファチジルグリセロール、植物の光合成膜にも存在しているユビキタスリン脂質である。証拠の複数の独立した行はこの脂質は光合成膜や低温馴化の適切な機能のために重要な役割を果たしていることを示唆している。真核生物では、異なる細胞内コンパートメントでは、ホスファチジルグリセロールの生合成能力がある。別の細胞小器官における植物特異的な経路の詳細が不足している。ここでは、シロイヌナズナのホスファチジルグリセロール生合成欠損変異体、pgp1を記述します。ホスファチジルグリセロールのコンテンツ全体を30％削減されます。この変異体は、2番染色体上の遺伝子によってコードさphosphatidylglycerolphosphateシンターゼ（EC 2.7.8.5）アイソフォームのCDP-アルコールホスモチーフに点突然変異を運ぶ。変異体は、この特定のアイソフォームのplastidic場所と一致しplastidic phosphatidylglycerolphosphate合成酵素活性の80％削減を示しています。変異体植物は淡緑色であり、その光合成が損なわれています。この変異体は種子植物でplastidicホスファチジルグリセロールの生合成と機能を解明するための有望な新しいツールを提供しています。

シロイヌナズナ種子における遺伝子発現の対位法的ネットワークは、充填

The Plant Cell. Jun, 2002  |  Pubmed ID: 12084821

我々は、シロイヌナズナ種子の開発中に遺伝子発現の変化を検討し、石油の80％削減している野生型および変異体wrinkled1（wri1）の種子を比較するためにcDNAマイクロアレイを使用しています。 5〜13日開花後、先行およびストレージ油と蛋白質の主要な蓄積は、少なくとも二重に変更アレイ上で表される遺伝子の約35％が、より大きな割合（65％）などの期間は、ほとんど、あるいは全く変化を示した表現インチその発現がほとんどの他の組織よりも種子に多くを表明する傾向がみられた変更遺伝子。ストレージコンポーネントの生合成に関与する遺伝子は、いくつかの異なった時間的発現パターンを示した。たとえば、コア脂肪酸合成酵素をコードする遺伝子の数は、開花後5〜13日の間に式の鐘状のパターンを表示されます。対照的に、貯蔵タンパク質、oleosins、およびその他の既知のアブシジン酸調節遺伝子の発現は後増加し、高水準で推移した。光合成タンパク質の遺伝子は、CO（2）refixationと石油合成のための補因子の供給の役割を果たすが関与し、脂肪酸合成タンパク質のものと非常に類似したパターンに従った。主要な炭素輸送及び解糖系酵素の発現プロファイルは、細胞質から葉緑代謝フラックスの変化を反映しています。 wri1と野生型の種子との間の代謝の大きな変化にもかかわらず、遺伝子の<1％が二重以上によって異なっており、これらのほとんどは中央の脂質および炭水化物の代謝に関与していた。したがって、これらのデータは部分的にWRI1遺伝子の破壊に下流の応答を定義します。

ほうれん草からネイティブウリジン5'-二リン酸-sulfoquinovoseシンターゼ、SQD1は、250 KDaの複合体として浄化

Archives of Biochemistry and Biophysics. May, 2003  |  Pubmed ID: 12706349

スルホキノボシルジアシルグリセロールは、光合成膜中の極性脂質の存在しています。それは、膜の負の表面電荷に寄与し、リン酸塩ストレス下で極めて重要な役割を果たしています。 SQD1タンパク質はUDP-グルコースおよび亜硫酸塩から、ウリジン5（ '）-二リン酸（UDP） - sulfoquinovose、スルホリピド頭部基の前駆体の形成に関与する鍵酵素である。をコードするcDNAほうれん草SQD1タンパク質を単離と機能大腸菌で発現させた。組換え酵素は、単離されたホウレンソウ葉緑体から精製した天然の酵素と比較した。 UDP-グルコースのK（m）の2つのフォームの見分けがつかないでしたが、亜硫酸塩のK（m）はネイティブ酵素の四倍低い（<マイクロモル）以上であった。ゲルろ過によるサイジングホモ二量体のために計算されたサイズの2倍以上である約250 kDaの大きな複合体として精製されたネイティブ形式が示された。それはin vivo SQD1のアクセサリータンパク質と複合体を形成することが提案されている。

シロイヌナズナにおけるチラコイド脂質転送にERに関与パーミアーゼ様タンパク質

The EMBO Journal. May, 2003  |  Pubmed ID: 12743031

真核生物では、異なる細胞内コンパートメントの酵素は、膜脂質のアセンブリに参加しています。結果として、interorganelle脂質の転送が増殖する細胞で豊富である。顕著な例は、小胞体（ER）と植物の光合成チラコイド膜の間に膜脂質前駆体の転送です。モノとdigalactolipidsは、典型的な光合成膜脂質である。シロイヌナズナでは、彼らはプラスチドでのde novo合成された、または前駆体は、異なる分子種を生み出して、ERからインポートされるか、二つの経路のいずれかから派生しています。スポットのクロマトグラムの配列を生成し、ハイスループットロボットのスクリーニング法を用いて、シロイヌナズナの変異体は珍しいtrigalactolipidsを蓄積している、単離された。 1対立遺伝子変異体のサブクラス、trigalactosyldiacylglycerol1では、プライマリ欠陥は、ER由来の葉緑体脂質の生合成に混乱を引き起こした。第二に、プロセッシブガラクトシルトランスフェラーゼはoligogalactolipidsの蓄積につながる活性化された。外側の葉緑体エンベロープのパーミアーゼ様タンパク質の変異が主要な生化学的な欠陥のために責任があります。これは、このタンパク質は脂質移動錯体の一部であることが提案されている。

Sulfolipids 2'-O-アシル-スルホキノボシルジアシルグリセロールとスルホキノボシルジアシルグリセロールは、クラミドモナス変異株はSQD1で削除されたクラミドモナスから存在しない

Plant Physiology. Oct, 2003  |  Pubmed ID: 14500794

真核光合成生物のチラコイド脂質の生合成は、しばしば小胞体（ER）と葉緑体エンベロープの酵素が含まれます。チラコイド脂質生合成の二つの経路、ERとプラスチドの経路は、シロイヌナズナを含む、多くの種で並行して存在しますが、他の植物、例えばイネ科では、唯一のER経路がアクティブになります。別の方法でシロイヌナズナなどの植物から単細胞藻類のクラミドモナスが発散し、その膜はホスファチジルコリンが含まれていないため、ほとんどのチラコイド脂質は色素体経路から派生しています。ここでは、C. reinhardtiiの中に存在するスルホリピド、2'-O-アシル-スルホキノボシルジアシルグリセロール（ASQD）のアシル化誘導体について説明します。スルホキノボシルジアシルグリセロール（SQDG）の脂肪酸はほとんど飽和していたが、ASQD分子種は、主に不飽和脂肪酸を運びました。また、直接ASQDの頭部基に結合が優先的に4二重結合を有する18炭素脂肪酸であった。 SQDGなどASQD欠けDeltasqd1指定C. reinhardtiiの、のプラスミド破壊変異体の分離につながったハイスループットスクリーニングのロボット。この変異体では、SQD1オルソログは完全に削除され、プラスミド配列に置き換えられています。それはsulfoquinovosyl頭部基の2'-水酸基のアシル化によってASQDはスルホリピド生合成の糖ヌクレオチド経路に起因することが提案されている。生理的なレベルでは、変異体はSQDG、そして/または、特にリン酸限られた条件の下で、C. reinhardtiiのが行ったように光合成でASQDの役割を示唆し、ジウロン除草剤およびリンの制限の下で減少し、成長への感受性の増加を示した。

アニオン性脂質は、シロイヌナズナの葉緑体の構造と機能に必要な

The Plant Journal : for Cell and Molecular Biology. Dec, 2003  |  Pubmed ID: 14675442

植物の光合成膜は、主に非リン糖脂質が含まれています。例外は、酸性/陰イオン性リン脂質であるホスファチジルグリセロール（PG）である。葉緑体の番目の主要な陰イオン性脂質は、スルホリピドスルホキノボシルジアシルグリセロール（SQDG）です。それは悪条件下でもアニオン脂質の一定割合を確保するため、PGのための代替SQDGは、その厳しいリン制限下で仮定される。新しく構築されたSQDGとPG-欠損二重変異体は、この仮説をサポートしています。この変異体、sqd2 pgp1-1は、合成酵素（SQD2）とphosphatidylglycerolphosphateシンターゼ（PGP1）の構造遺伝子の点突然変異をSQDGの構造遺伝子のT-DNAの挿入を運びます。 sqd2 pgp1-1二重変異体では、総アニオン脂質の割合が減少クロロフィル含有量を有​​する淡黄色の子葉や葉、その結果、約3分の1に削減されます。二重変異体の光独立栄養成長が著しく損なわれ、その光合成能力が損なわれています。光化学系II（PSII）のレベルで、特に、光合成電子伝達が影響を受けます。これらの生理的変化に加えて、変異体は、変更葉の構造、葉肉細胞数の減少、及び葉緑体の微細構造の変化を示しています。すべてのアニオンチラコイド脂質の含有量の合計は、葉緑体の構造と機能に制限し、全体の光独立栄養成長と植物の開発のために重要であるという結論にsqd2 pgp1-1変異体リード線で観察。

シロイヌナズナにおけるリゾホスファチジン酸アシルトランスフェラーゼPlastidic原因胚·致死性の損失

Plant & Cell Physiology. May, 2004  |  Pubmed ID: 15169931

ホスファチジン酸は葉緑体膜脂質生合成の鍵中間体である。植物のde novoのホスファチジン酸の生合成には2つの手順で実行されます：最初のリゾホスファチジン酸を生じさせるグリセロール-3 - リン酸のsn-1位のアシル化、第二、ホスファチジン酸を形成するために、リゾホスファチジン酸のsn-2位のアシル化。第二段階は、リゾホスファチジン酸アシル基転移酵素（LPAAT）によって触媒される。ここでは、この酵素のplastidicアイソフォームをコードするシロイヌナズナのATS2遺伝子の同定を説明します。 ATS2 cDNAの導入は、大腸菌に温度に敏感であり、そのLPAAT遺伝子plsCの変異を運ぶJC 201は、高温ではほぼ野生型の成長には、この変異体を復元します。葉緑体に局在してATS2と緑色蛍光タンパク質融合。 T-DNA挿入によるシロイヌナズナのATS2遺伝子の破壊は胚致死を引き起こした。胚の開発はATS2遺伝子発現の一過性増加に伴って球状ステージの併用で逮捕された。どうやら、plastidic LPAATは、葉緑体が形成し始める球状から心臓の段階への移行時のシロイヌナズナの胚発生に必須である。

直接代謝産物解析による遺伝的変異のスクリーニング

Analytical Biochemistry. Sep, 2004  |  Pubmed ID: 15301943

Interorganelleの脂質輸送のための遺伝的モデルとしてのシロイヌナズナ

Genetic Engineering. 2004  |  Pubmed ID: 15387289

WRINKLED1は、シロイヌナズナにおけるストレージ化合物の生合成の制御に関与AP2/EREBドメイン蛋白質をコードする

The Plant Journal : for Cell and Molecular Biology. Nov, 2004  |  Pubmed ID: 15500472

種子の開発時にストレージ化合物の蓄積は幼苗の生存を保証し、また、食品や飼料の形で人間や動物に栄養を提供しています。推定AP2/EREBP転写因子WRINKLED1（WRI1）は、シロイヌナズナの種子貯蔵代謝の調節に関与している。スプライシング変異対立遺伝子、wri1-1は、種子油の蓄積の減少を引き起こした。解糖を効率的にトリアシルグリセロールの生合成の前駆体にショ糖を変換することができない発展途上の胚をレンダリング、この変異体に侵入された。増加した種子油のコンテンツにつながったカリフラワーモザイクウイルス35Sプロモーターの制御下にあるWRINKLED1 cDNAの発現。また、WRINKLED1 cDNAの異所性発現は、発展途上苗のトリアシルグリセロールの蓄積を引き起こした。この効果は、成長培地または容易にグルコースに代謝他の糖類のグルコースの存在に依存していた。油蓄積実生は長引く胚の状態と一貫性のある異常な発展を示した。

熱好酸性赤藻Galdieria SulphurariaのEST解析では、脂質生合成の可能性を明らかにし、Rhodoplastsからの炭素の輸出の経路を発表

Plant Molecular Biology. May, 2004  |  Pubmed ID: 15604662

我々は極限を考えるとき、過酷な環境に適応した生物は、原核生物は、最初に頭に浮かぶ。しかし、単細胞紅藻Galdieriaマイクロsulphuraria（Cyanidiales）は、このようなpH 0-4の値と最大温度56度Cへと硫黄温泉のような極端な生息地でバイオマスの90％までを表すことができます。真核生物であるこの紅藻は、希少糖と糖アルコールの番号を含む50種類以上の炭素源、上heterotrophicallyなどautotrophically繁栄する。この生化学的な多様性は、いくつかの生物やバイオテクノロジーのための熱安定性酵素の潜在的に豊かなソースで匹敵代謝酵素の大規模なレパートリーを示唆している。この生物は光合成を行ってその下の温度はG. sulphuraria光合成装置の物理的な研究のための貴重なモデルとなって、このプロセスの範囲のハイエンドである。さらに、この生きた化石の遺伝子配列は、現代の真核生物の進化について多くを明らかにした。最後に、藻はバイオレメディエーションの潜在的なアプリケーションを示唆するなど、カドミウム、水銀、アルミニウム、ニッケルなどの有害金属イオンの高濃度を許容します。 G. sulphurariaのユニークな生物学を探求し始めるために、2つの異なるcDNAライブラリーから5270発現配列タグを配列決定し、注釈を付けてきた。特定の重点はこの生物に存在する代謝経路の再建に配置されています。例えば、我々は脂質生合成のための完全な経路（i）のための証拠を提供すること、（ii）rhodoplastsからトリオース - リン酸の輸出、（iii）及び真核生物hexokinasesの不在。配列データと追加情報はhttp://genomics.msu.edu/galdieriaでご利用いただけます。

シロイヌナズナにおけるグルコース-6 - リン酸脱水素酵素のゲノムワイド解析

The Plant Journal : for Cell and Molecular Biology. Jan, 2005  |  Pubmed ID: 15634201

照明の下で植物の緑色組織では、光合成は、炭素固定と窒素同化として還元反応に利用されている還元型ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸（NADPH）の主な情報源です。非光合成組織では、非光合成条件下で、酸化ペントースリン酸経路はNADPHの主要な源の一つとして基本的な代謝に貢献しています。最初にコミットされた反応は、グルコース-6 - リン酸デヒドロゲナーゼ（G6PDH）によって触媒される。我々はシロイヌナズナでG6PDH遺伝子ファミリーの6人のメンバーを特徴とする。トランジットペプチドの分析には、2つの細胞質と4 plastidicアイソフォームを予測した。 6つの遺伝子の五は、アクティブG6PDHsをエンコードします。組換えのアイソフォームは、フィードバック阻害に基板の要件と感度の違いを示した。 Plastidicアイソフォームは、レドックス感受性であった。他の酸化によって不活性化している間に一細胞質アイソフォームは、レドックス変化に鈍感であった。それぞれの遺伝子は、mRNA量のコントロールを超え調節機構を意味する、タンパク質の活性と相関しなかった明確な発現パターンを持っていた。二つの細胞質と1 plastidicアイソフォームは、ザイモグラムを用いたin vivoで検出された、それぞれの遺伝子はT-DNA挿入ラインを用いて同定した。 plastidicアイソフォームの活性は、in vitroで観察された削減への感度にもかかわらず、光合成組織を含む全ての組織で検出された。ゲノムデータ、遺伝子発現、in vivoでの酵素活性データのは、シロイヌナズナの個々のG6PDHのアイソフォームの生体内の役割に提案することをin vitroでの生化学的データの統合されました。

クラミドモナスにおけるグリセロ脂質生合成に関与する遺伝子の注釈：ベタイン脂質合成酵素BTA1Crの発見

Eukaryotic Cell. Feb, 2005  |  Pubmed ID: 15701786

開花植物の脂質代謝は、熱心に研究されており、主要な脂肪酸と膜脂質の生合成経路の構成要素をコードする遺伝子のアイデンティティに関する知識は非常に広範です。我々は今、発現配列タグとクラミドモナスのゲノム配列の最近の空室状況によって有効にすると、藻類、モデル内の脂肪酸とグリセロ脂質代謝のin silico解析に存在する。膜の生合成に関与するタンパク質をコードする遺伝子が確認機能を持つタンパク質との類似性に基づいて予測され、クラミドモナスでグリセロ脂質合成の主要経路を再構築するように組織された。遺伝子の大部分は、この分析のアカウントは、膜脂質生合成のアナボリック反応に関与する酵素をコードすると予測し、クラミドモナスと開花植物で、これらの経路を比較し、対比しています。バイオインフォマティクス解析の重要な結果として、我々は、識別され、C. reinhardtiiのBTA1（BTA1Cr）遺伝子を単離し、それがコードしていることを二官能性タンパク質を分析し、我々は、ベタイン脂質diacylglyceryl-N、Nを合成するための十分であるように、このタンパク質を予測、N-trimethylhomoserine（DGTS）、クラミドモナスの主要な膜構成成分。 BTA1Crの異種発現は、通常、この脂質を欠いている大腸菌のDGTSの蓄積につながった、とBTA1Crの酵素的性質のin vitroでの解析で許容される。対照的に、細菌ロドsphaeroidesのでは、2つの別個のタンパク質、BtaARsとBtaBRsは、DGTSの生合成に必要とされています。 BTA1Crの二つのドメインの活性部位の部位特異的突然変異は、細菌のオルソログのBtaARsとBtaBRsに直接それらの機能的相同性を示す、私たちは別々に活動を勉強することができました。

二つの密接に関連して単細胞熱好酸性紅藻、Galdieria SulphurariaとCyanidioschyzon Merolae、比較ゲノミクスは、Galdieria Sulphurariaと藻類の両方の炭水化物代謝に有意差の代謝柔軟性の分子基盤を明らかに

Plant Physiology. Feb, 2005  |  Pubmed ID: 15710685

単細胞の藻類は、このようなオルガネラ分裂や細胞運動などの細胞生物学的プロセスの機能解剖、および新規遺伝子や遺伝子機能の同定のために、代謝経路の研究と発見のためのモデルとして機能します。いくつかの藻類のゲノム配列と発現配列タグのコレクション、核とオルガネラ形質転換法の確立の最近の完了は、藻類のモデルシステムを使用して、機能ゲノミクスのアプローチの道を開いた。熱好酸性単細胞紅藻Galdieria sulphurariaは、50以上の異なる炭素源とホット酸性環境への適応に関する従属栄養と混合栄養成長など、その異常な代謝の多様性へのゲノミクスのアプローチによりにとって特に興味深いの種を表しています。しかし、ゲノム配列から未知の代謝経路に必要な遺伝子の第一原理予測は容易ではありません。遺伝子同定のための説得力のある戦略は、さまざまな生理学と関連する生物の同じサイズのゲノムを比較したものです。このアプローチを使用して、候補遺伝子がGaldieriaの代謝多様性に重要であることを同定した。発現配列タグとハイスループットのゲノムシーケンスは、単細胞、偏光独立栄養紅藻Cyanidioschyzon merolaeのゲノムと比較したG. sulphurariaゲノムの> 70％をカバーして読み込みます。 Galdieriaシーケンスの30％以上はCyanidioschyzon遺伝子のいずれかに関連していませんでした。これらの配列の精密検査は、Galdieriaに対して一意である炭水化物代謝の膜トランスポーターや酵素の多数を明らかにした。これらのデータに基づいて、それが彼らの代謝に関与する還元炭素化合物と酵素の取り込みに関与する遺伝子は、G. sulphurariaの代謝柔軟性が重要であることが提案されている。

SQD1と複合体を形成することにより植物スルホリピド生合成におけるフェレドキ​​シン依存性グルタミン酸合成酵素月光

Archives of Biochemistry and Biophysics. Apr, 2005  |  Pubmed ID: 15752726

UDP-sulfoquinovoseシンターゼ、SQD1は、植物スルホリピドのsulfoquinovosyldiacylglyerolの生合成のための頭部基供与体であるUDP-sulfoquinovose、を生み出してUDP-グルコースに亜硫酸塩の転移を触媒します。ほうれん草のネイティブSQD1酵素は、組換えタンパク質SQD1自体より亜硫酸基板のはるかに高い親和性を持つ250 kDaのheteroprotein複合体として存在しています。 SQD1タンパク質9蛋白質と共精製された。おそらく結合パートナーは、HSP70ルビスコアクチバーゼ、およびフェレドキ​​シン依存性グルタミン酸合成酵素（FdGOGAT）が含まれています。最初の二つのタンパク質は他の多くのタンパク質と相互作用することが知られているが、この160kDaタンパク質がin vitroで亜硫酸塩結合することが知られてFMN補因子が含まれているため、FdGOGATの同定が最も興味をそそらなかった。マルチドメインタンパク質FdGOGATの組換え形態を表現する別の構文を使用して、それはFdGOGATのFMN結合ドメインはSQD1へのタンパク質の特異的結合に必須であることが示された。モデルはFdGOGATがチャネルSQD1に亜硫酸ことを示唆している。

二つの酵素、BtaAとBtaBは、細菌におけるベタイン脂質生合成のために十分である

Archives of Biochemistry and Biophysics. Sep, 2005  |  Pubmed ID: 16095555

ベタイン脂質は、ホスファチジルコリンの非リングリセロ脂質類縁体である。ベタイン脂質diacylglyceryl-Nの生合成、N、N-trimethylhomoserineは、以前は紫色の細菌ロドsphaeroidesのリン酸飢餓細胞で検討されている、遺伝的アプローチは、このプロセスに必要な2つのタンパク質を同定した。ここでは、各遺伝子の共発現は、通常、この脂質を欠いている大腸菌のDGTSの形成につながり、とR. sphaeroidesのでDGTS生合成のすべての反応は、RsBtaAとRsBtaBに起因することを示している。組換えRsBtaAタンパク質は膜に結合し、S-adenosylmethionine/diacylglycerol 3 - アミノ-3 - カルボキシプロピルトランスフェラーゼ活性を示した。 RsBtaAは1からラベルの転送を指示 - 反応の基質としての両方の代謝物を同定するdiacylglycerylhomoserineベタイン脂質の前駆体に等しいレートでの[14 C] S-アデノシルメチオニンまたは[14 C]アシルグリセロール。 RsBtaAとその細菌のオルソログの比較分析は、メチルトランスフェラーゼのあるAdoMet結合ポケットに類似したモチーフを明らかにし、基質結合に関与する残基の予測を可能にした。

TGD1葉緑体包膜タ​​ンパク質の変異はシロイヌナズナでPhosphatidate代謝に影響を及ぼす

The Plant Cell. Nov, 2005  |  Pubmed ID: 16199613

Phosphatidate（PA）は、脂質代謝や植物を含む多くの真核生物におけるシグナル伝達分子の中心的な代謝産物である。シロイヌナズナにおけるパーミアーゼ様タンパク質、TRIGALACTOSYLDIACYLGLYCEROL1（TGD1）の変異はトリアシルグリセロール、oligogalactolipids、およびPAの蓄積を引き起こした。葉緑体脂質は、脂質小胞体（ER）から葉緑体へと人身売買やER由来の前駆体からチラコイド脂質生合成の混乱の減損と整合し、その脂肪酸組成に変更されました。 TGD1によって媒介されるプロセスは、タンパク質の変異が胚流産の発生率が高い原因となったとして不可欠であることが表示されます。隔離されたtgd1変異体葉緑体はガラクトにPAを組み込む能力の低下を示した。 TGD1タンパク質は、内側の葉緑体包膜に局在し、脂質のトランスポーターのコンポーネントであることが表示されました。 TGD1機能も部分的な混乱は、中央の脂質代謝への抜本的な結果をもたらすとして、tgd1変異体は、植物における脂質恒常性と脂質輸送を支配する調節機構を探索するためのツールを提供しています。

Galactoglycerolipid合成のための3つの酵素システムが協調的に植物に規制されている

The Journal of Biological Chemistry. Jan, 2005  |  Pubmed ID: 15590685

彼らは光合成膜の極性脂質の大部分を構成する場所ガラクトースはジアシルグリセロールにO-グリコシド結合でグリセロールのsn-3位置に結合しているGalactoglycerolipidsは、植物や光合成細菌に豊富にあります。植物のGalactoglycerolipid生合成は非常に小胞体における酵素と2葉緑体エンベロープを含む区画されています。この独特の組織では脂質前駆体の大規模な人身売買をする必要があります。これは、モデル植物シロイヌナズナにおけるgalactoglycerolipid生合成することができる脂質のガラクトースの3つの異なるセットがあることを今ますます明らかである。二つの酵素、MGD1とDGD1、葉緑体で、一般的に光合成組織におけるgalactoglycerolipidsの大部分を提供します。 MGD2 / 3およびDGD2リン酸限られた成長条件の下で、非光合成組織には非常にアクティブになります。また、この第二の経路によって生成されたgalactoglycerolipidsはしばしばextraplastidic膜に記載されています。これらのガラクトースはガラクトース供与体としてUDP-Galを使用していますが、第三の経路は別のガラクトからガラクトースを転送プロセッシブ酵素を含む。

色素を伴う非小胞と小胞脂質輸送

Current Opinion in Plant Biology. Jun, 2006  |  Pubmed ID: 16603410

植物では、新たに合成された脂肪酸は、直接小胞体（ER）での脂質へのプラスチドまたはエクスポートして、組み立てにおけるグリセロ脂質に組み込まれています。 ER由来のグリセロ脂質はextraplastidic膜のためのビルディングブロックとして機能します。また、彼らはジアシルグリセロール骨格が光合成膜、チラコイドのグリセロ脂質に組み込まれている場所プラスチドに戻ることができます。チラコイド脂質は色素体エンベロープの膜で組み立てされており、チラコイドに転送されます。リン酸限られた成長条件の下で、ガラクトは、外側のプラスチドエンベロープ膜からextraplastidic膜に輸出されています。プラスチド脂質輸送現象の異なる側面に関与しているようなPLASTIDS1 IN TRIGALACTOSYLDIACYLGLYCEROL1（TGD1）または小胞誘導タンパク質（VIPP1）などのタンパク質は、最近同定されており、これらの成分の分析に基づいて機械的なモデルが出現し始めている。

WRI1は、種子の発芽と苗立ちに必要である

Plant Physiology. Jun, 2006  |  Pubmed ID: 16632590

種子の開発時にストレージ化合物の蓄積が生存のための次世代の植物を準備します。したがって、発芽に種子開発クマとの関連性と苗立ちの間にストレージ化合物の蓄積の調節および合成に関与して処理します。シロイヌナズナの変異体wrinkled1（wri1）（シロイヌナズナ）の種子油の蓄積が損なわれています。 WRI1遺伝子は、発展途上の種子には、特に解糖代謝の制御に関与APETALA2/ethylene-responsiveエレメント結合蛋白質の転写因子をコードしている。ここではwri1-1変異体バックグラウンドでWRI1野生型のcDNAを発現しているwri1-1変異体、トランスジェニック線、および野生型を比較す​​ることによって、種子の発芽と苗立ちにこの調節因子の役割を調べる。 WRI1遺伝子の発現に変更植物は成長因子アブシジン酸（ABA）、糖、および媒体で提供されて脂肪酸に別の発芽反応を示した。変異体の発芽は、ABA、糖、osmolites、トランスジェニック系統の増加WRI1発現によって緩和された効果に敏感であった。 ABA応答性遺伝子AtEM6とABAと小文字を区別しない3（ABI3）の発現がwri1-1変異体で増加した。 WRI1とABI3、種子のABA応答を仲介する転写因子は、並列経路の行為であることが示唆ABI3-3とwri1-1の間の二重変異体の解析。 2 - デオキシグルコースの添加は種子発芽を阻害したが、行を過剰発現WRI1でそれ以下でした。苗確立はwri1-1変異体では減少しましたが、ショ糖によって軽減することができます。発芽の可能性シグナリングの役割から離れて、培地中の糖はwri1-1苗立ちの間にブロックやエネルギー供給を構築するよう要求された。

アシル-ACPグリセロール-3 - リン酸アシルトランスフェラーゼの欠損シロイヌナズナ突然変異体の葉緑体におけるホスファチジルグリセロール生合成

The Plant Journal : for Cell and Molecular Biology. Jul, 2006  |  Pubmed ID: 16774646

ホスファチジルグリセロールの生合成は、すべての生物の脂質代謝の中心的な経路を表しています。プラスチド、グリセロール-3 - リン酸アシル - アシルキャリアタンパク質トランスフェラーゼで経路の最初の反応を触媒する酵素は、ATS1遺伝子座によってシロイヌナズナでエンコードされていると考えられている。この活性欠損遺伝子の変異体の数が記載されている。ただし、対応する突然変異対立遺伝子は、まだ分子レベルで分析されていないとATS1遺伝子座における変異体の表現型と欠損症の因果関係は確立されていない。ホスファチジルグリセロールの近くに野生型の量のすべての既知のATS1変異体における存在は、プラスチド存在するのホスファチジルアセンブリのかどうか、代替経路の問題を提起した。しかし、いくつかの独立したATS1突然変異対立遺伝子の詳細な分析は、すべてが漏れていることを明らかにした。 ATS1-1変異体バックグラウンドでATS1-1 RNAレベルのRNAiによる減少がより深刻な増殖表現型（小さな緑の植物の減少、種セット）につながったが、ホスファチジルグリセロールの相対量を減少させていませんでした。対照的に、ときに経路の第二の反応を触媒するアシル基転移酵素plastidicリゾホスファチジン酸をコードATS2 mRNAの量が増殖表現型（小淡黄色植物）につながる、ホスファチジルグリセロールの量が減少し、ATS1-1変異体バックグラウンドでRNAiにより減少したそれはplastidicホスファチジルグリセロール生合成の後期段階で欠損pgp1-1変異体を彷彿とさせる。これらの観​​察結果は、色素体脂質代謝と植物の開発の調整規制を示しています。

脂質輸送に関与する葉緑体内包膜のホスファチジン酸結合タンパク質

Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. Jul, 2006  |  Pubmed ID: 16818883

植物の葉緑体内部に光合成チラコイド膜の生合成はプラスチド包膜、小胞体（ER）での酵素を必要とします。豊富な脂質の人身売買は、チラコイド脂質生合成に必要とされています。ここでは、シロイヌナズナのtrigalactosyldiacylglycerol2（tgd2）変異体が記載されている。テスト範囲に、tgd2は、前述tgd1変異体と同一の複合脂質の表現型を示した。 oligogalactolipidsとトリアシルグリセロールの異常蓄積とERから派生したガラクトの分子種の減少はプラスチドにER由来の脂質の輸入の途絶と一致している。 TGD1タンパク質は葉緑体の内側エンベロープ膜に存在するABCトランスポーターのパーミアーゼのようなコンポーネントです。 TGD2遺伝子は、ホスファチジン酸結合予測マイコバクテリア細胞のエントリドメインを持つタンパク質をコードしている。それは、外側のエンベロープ膜に直面して内側の葉緑体包膜に繋留されています。グラム陰性菌でTGD1とTGD2の推定細菌のオルソログは、通常、一般的な生物学的過程への関与を示唆し、転写単位で編成されています。 tgd2-1変異体のcDN​​Aの発現は、tgd2変異体の表現型を複製するドミナントネガティブ効果をもたらした。この結果は、ネイティブのタンパク質複合体の変異体タンパク質の妨害として解釈されます。それはTGD2は葉緑体の内側エンベロープ膜におけるホスファチジン酸/脂質輸送複合体の基質結合または規制上のコンポーネントを表していることが提案されている。

スルホリピド生合成に残りの質問：歴史的パースペクティブ

Photosynthesis Research. May, 2007  |  Pubmed ID: 17334828

植物スルホリピドのスルホキノボシルジアシルグリセロールは、1950年代後半にAAベンソンによって発見されました。の可用性を高める放射性同位体を含むそのような（35）S-硫酸塩のような生物学的基質は、新規生物学的化合物を発見するとその生合成経路をスケッチするための手段を提供しました。この時間の間に、6 - デオキシ-6 - スルホ-α-Dとスルホリピドの構造：-グルコース（sulfoquinovose）極性基を決定した。すぐに、科学界およびその生合成のためのいくつかの提案を当惑この異常な生物学的なスルホン酸の起源は、開発およびテストされました。スルホリピド生合成経路のヌクレオチドのための強力な支持の証拠は、1990年代スルホリピド生合成酵素をコードする細菌や植物の遺伝子の発見に利用できるようになりました。この後者の仕事はAAベンソンによって築かれた基盤に基づいており、スルホリピド生合成の1つの初期仮説を確認した。スルホリピド生化学のスルホリピド生合成し、残りの問題のメカニズムを定義する上での転換点の簡略概要が提供されています。

シロイヌナズナの種子油の生合成に関与するヘテロPlastidicピルビン酸キナーゼ複合体

The Plant Cell. Jun, 2007  |  Pubmed ID: 17557808

解糖は、ユビキタス経路は、シロイヌナズナや油作物の種子を開発することに石油の生産に不可欠であると考えられている。発展途上胚における一次代謝のコンパートメントは、この仮説をテストするため、シードバイオマス生産のエンジニアリングのための重要な課題となっています。また、インポートされた光合成産物から胚の種子油に炭素の優先ルートがあるかどうか質問を発生させます。 Plastidicピルビン酸キナーゼは解糖系の高度に制御され、ATP産生反応を触媒する。シロイヌナズナゲノムには、ピルビン酸キナーゼの14推定のアイソフォームをコードしている。三遺伝子はplastidicピルビン酸キナーゼのサブユニットα、β（1）、β（2）をエンコードします。開発種子の普及プラスチド酵素はおそらく、4alpha4beta（1）のサブユニット組成を有し、pH8.0で最も活発であり、グルタミン酸により阻害される。ベータ（1）サブユニットをコードする遺伝子の破壊はplastidicピルビン酸キナーゼ活性の低下および種子油含有量の60％の減少を引き起こす。種子油の表現は完全にβの式（1）サブユニットをコードするcDNAと部分的にβ（2）サブユニットをコードするcDNAが復元されます。したがって、特定されピルビン酸キナーゼはその基質のホスホエノールピルビン酸からの脂肪酸への優先プラスチドルートを示唆している、石油への光合成産物の変換の重要なステップを触媒する。

Digalactosyldiacylglycerolは、ラン藻のより良い光合成成長するために必要です。リン制限下でPCC6803

Plant & Cell Physiology. Nov, 2007  |  Pubmed ID: 17932115

Digalactosyldiacylglycerol（DGDG）は、酸素発生型光合成生物の代表的な膜脂質である。 DGDG合成酵素遺伝子は、植物から単離されているものの、全く相同遺伝子はシアノバクテリアや単細胞紅藻Cyanidioschyzon merolaeのゲノムに注釈が付けられていない。ここでは、比較ゲノム的なアプローチを使用し、ラン藻の非植物型のDGDG合成酵素遺伝子（dgdA称する）を同定した。 PCC6803。酵素はキュウリmonogalactosyldiacylglycerol合成酵素と共発現時に大腸菌にDGDG生産。 DeltadgdAノックアウト変異体は、DGDG、最適な条件の下に不要であることを示す、BG11培地中で培養された時DGDGの損失以外の明らかな表現型を示さなかった。しかし、変異体はDGDGがそのようなシアノバクテリアの自然なニッチにあるようなリン酸限られた条件下で、必要な場合がありますことを示唆し、リン酸限られた条件下で還元成長を示した。

葉緑体脂質のインポートに関与するシロイヌナズナの小ATPアーゼタンパク質、TGD3、

The Journal of Biological Chemistry. Dec, 2007  |  Pubmed ID: 17938172

脂質アセンブリの膜はしばしば最終的な宛先膜とは異なっとして極性脂質の人身売買は、真核細胞に不可欠です。顕著な例は、植物のプラスチド光合成膜（チラコイド）の生合成である。小胞体と内側と外側のプラスチドエンベロープ膜における脂質生合成酵素が関与している。この区画は、広範な脂質輸送を必要とします。シロイヌナズナの変異体は葉緑体脂質への小胞体由来の脂質前駆体の取り込みで破壊されていることができます。これらの変異体のうちの2つの影響を受ける2つのタンパク質、trigalactosyldiacylglycerol 1（TGD1）とTGD2、パーミアーゼと基質結合コンポーネントをエンコードし、それぞれ、内側の葉緑体包膜で提案された脂質輸送体である。ここでは、シロイヌナズナの第3のタンパク質、TGD3、この輸送体の一部であることを提案した小規模なATPアーゼについて説明します。 tgd1とtgd2変異体のように、トリアシルグリセロールとtrigalactolipidsはTGD3コーディング領域のT-DNA挿入わずか5 "を運ぶtgd3変異体に蓄積されます。 TGD3タンパク質が基底ATPase活性を示し、内側の葉緑体包膜を越えて葉緑体の内部にローカライズされています。オルソロガスTGD1へのタンパク質、-2、-3グラム細菌に存在することが予測され、それぞれの遺伝子は、遺伝子産物の一般的な生化学的な役割を示唆するオペロンで構成されています。現在の分析に基づいて、それがTGD3は、シロイヌナズナにおけるER由来の葉緑体脂質の生合成に必要TGD1とTGD2を含む脂質のトランスポーターの欠損のATPase成分であると仮定される。

Plastidicピルビン酸キナーゼの欠損シロイヌナズナ実生が発芽と確立のための種子貯蔵化合物を利用することはできませんか

Plant Physiology. Dec, 2007  |  Pubmed ID: 17965177

ストレージの埋蔵量と成長のために必要な代謝産物の生合成の異化は、種子の発芽と定着のために不可欠です。 plastidicピルビン酸キナーゼ（PK（p））と野生型が遅れ発芽および外因性の糖の供給に依存して苗の確立を示すように同程度にストレージオイルを蓄積することができ欠損シロイヌナズナ（Arabidopsis thaliana）変異体（pkp1）。これらの表現型が完全に種子油の不足によって特に引き起こされていないため、種子の発芽に減少PK（p）の活動に関連している可能性があるかのようにそれは、しかし、表示されます。培地にショ糖の濃度を増やすと、さらに種子の可溶性糖の蓄積が原因の可能性pkp1の発芽を阻害する。 pkp1の発芽種子は貯蔵油を代謝することができませんし、暗闇の中胚軸の伸長のために適用されたショ糖を利用することはできません。また、pkp1は、野生型よりも小さいトコフェロールとクロロフィルを含んでいます。一緒になって、結果はPK（p）は異なる同化経路の前駆体への糖の効率的な変換のために要求されるモデルと整合的である。

細胞質グルコース-6 - リン酸脱水素酵素とシロイヌナズナの種子油の蓄積への貢献の機能解析

Plant Physiology. Jan, 2008  |  Pubmed ID: 17993547

グルコース-6 - リン酸デヒドロゲナーゼ（G6PDH）が生化学反応および細胞の調節におけるレドックス状態のための減少ニコチンアミド補因子の供給に関与している。植物では、その役割の同定は、細胞質と色素体のいくつかのアイソフォームが存在するために複雑になっています。ここでは、2つの細胞質G6PDHsで破壊単一および二重変異体を用いたシロイヌナズナの細胞質ゾル（シロイヌナズナ）のG6PDHsに焦点を当てています。単一G6PDHアイソフォームは、二重変異株にとどまり、細胞質ゾルG6PDH活性の損失と一致し、葉緑体に存在していた。細胞質アイソフォームG6PD5とG6PD6の活動は相互にそれぞれの転写レベルの増加は持つ単一の変異体では増加した。我々は、G6PDHは、光合成が制限された光であるかもしれない種子の開発に油の蓄積のためにNADPHを供給する役割を果たしているという仮説を立てた。 G6PD6から派生した種子やプラスチドG6PDHのアイソフォームでG6PDH活性と油の蓄積と同様の一時的な活動パターンを示した。ではなく、単一の変異体の二重変異体の種子は、窒素比や脂肪酸組成に炭素でない変更で、野生型のものに比べて高い油分と重量増加があった。合計G6PDH活性の低下は、二重変異体で観察された。これらの結果は、細胞質ゾルG6PDHの活性の損失は、ストレージ化合物の合成のための炭素基板を増加させることによってではなく、脂肪酸合成のために特別にNADPHの供給を減少させることによって、種子を開発するの代謝に影響を及ぼすお勧めします。

ミトコンドリア外膜蛋白質の変異は葉緑体脂質生合成に影響を与える

The Plant Journal : for Cell and Molecular Biology. Apr, 2008  |  Pubmed ID: 18208519

植物細胞における脂質生合成は、様々な細胞内小器官と関連付けられ、細胞の脂質の恒常性の維持は軽快規制と調整を必要とします。植物では、このようなリン酸塩の制限などの環境手がかりは、非リン糖脂質によるリン脂質を置換する脂質生合成機構の再調整が必要になります。構成およびリン酸欠乏に応答して誘導されることが知られている代替経路による植物の進行で優勢galactoglycerolipidsの生合成。両方の経路に関与する植物脂質のガラクトース転移酵素はプラスチドエンベロープ膜に関連付けられており、核遺伝子によってコードされている。代替galactoglycerolipid経路の活性を支配するメカニズムを識別するために、遺伝的抑制画面がシロイヌナズナのdigalactolipid欠損DGD1変異体のバックグラウンドで行われた。部分的にDGD1バックグラウンドでdigalactoglycerolipidコンテンツを復元するサプレッサーの行は、暫定的にDGD1サプレッサー1（DGS1）を指定されたミトコンドリアタンパク質、点突然変異を運ぶ。このタンパク質の推定オルソログは、植物、藻類や菌類に存在しているが、その分子機能はまだ知られていません。 DGD1 dgs1二重変異体では、代替galactoglycerolipid経路の酵素をコードする核遺伝子の発現が増加し、過酸化水素濃度は上昇している。過酸化水素の増加はDGD1 dgs1二重変異体の代替経路の活性化のための理由があることが提案されている。従って、活性酸素を生成する過酸化水素とトリートメントも野生型の代替経路を活性化する。これらの結果は、おそらく植物の代替galactoglycerolipid経路の調節における活性酸素の産生を巻き込む。

経路と細胞プロセスを越えて新たな接続：工業ミュータントスクリーニングは、シロイヌナズナにおける多様な表現型の間に新しい関連付けを明らかに

Plant Physiology. Apr, 2008  |  Pubmed ID: 18263779

伝統的な変異体のスクリーニングアプローチでは、遺伝的変異は、1つまたは表現型の数が少ないためにテストされています。善意の亜種が識別されたら、それらは一般的に二次的表現型の画面の限られた数に供される。このアプローチは、特定の生物学的プロセスに関与する遺伝子を見つけることに優れていますが、表現型の広範囲かつ体系的尋問の欠如は、遺伝子と表現型の間で広範な症候群との接続を検出する能力を制限します。それはまた、変異体の主要な表現型の検出を防ぐことができる。プラスチド機能を理解するシステム生物学のアプローチの一環として、シロイヌナズナのホモ接合体T-DNAラインの多数はパラレル、形態学的生理学的、および化学的表現型アッセイ（www.plastid.msu.edu）でスクリーニングされています。私たちのアプローチを調整し、遺伝子機能および機能的ネットワークを理解するためには、このハイスループットスクリーニングのアプローチの使用を検証するために、表現型の多様を表す約100野生型植物と13既知の変異体は、代謝物プロファイリングを含むアッセイの広い範囲で分析した形態素解析とクロロフィル蛍光の動態。統計的な様々なアプローチを用いたデータ解析は、このような産業アプローチが確実に植物変異体の表現型を識別することができることを示した。さらに重要なことは、研究では、このアプローチは、伝統的な変異体のスクリーニング方法に比べて強力な利点を持っていることを実証し、これらのよく特徴付けられた変異体とは異なる生理的プロセスの間に予期しない団体のために以前に報告されていない表現型を発見した。野生型植物の分析は、これらの代謝経路は、一般的に疑われるよりも、より緊密な関係を持っている可能性を高め、直接生の起源を共有することが知られていない代謝物を含む、統計的に堅牢な表現型の相関、数百人を明らかにした。

葉緑体の生合成における脂質輸送の役割

Progress in Lipid Research. Sep, 2008  |  Pubmed ID: 18440317

葉緑体は光合成を行う植物オルガネラの定義があります。光合成複合体は膜ラメラと槽の複雑なシステムを形成してチラコイド膜に埋め込まれます。葉緑体の境界はプラスチドと細胞のextraplastidicコンパートメント間の代謝物の交換を制御する2つのエンベロープ膜で構成されています。プラスチド内部マトリックス（基質）は、植物の脂肪酸生合成の主要な場所です。脂肪酸は、色素のエンベロープ膜でグリセロ脂質に組み立てることができるまたはそれらがextraplastidic膜のためのビルディングブロックを提供するために、小胞体（ER）で脂質にエクスポートし、組み立てることができます。 ERに集まったこれらのグリセロ脂質の一部は、彼らがプラスチド典型的なグリセロ脂質に改造どこプラスチドに戻ります。異なる細胞内膜系のこの協力の結果として、脂質の輸送現象の豊富な補数は、葉緑体の生合成に貢献しています。かなりの進展がプラスチドエンベロープ間の脂質輸送の優れたメカニズムの理解に向けて近年では行われている。細菌や植物の脂質輸送体が発見され、それらの研究では、葉緑体の生合成に関連する脂質輸送現象を詳細にメカニズムの洞察を提供し始めてきた。

バイオ燃料とバイオマテリアルのために活用する植物バイオマス

The Plant Journal : for Cell and Molecular Biology. May, 2008  |  Pubmed ID: 18476860

バイオ燃料の生産のための原料として植物のトリアシルグリセロール

The Plant Journal : for Cell and Molecular Biology. May, 2008  |  Pubmed ID: 18476866

植物によって生成されたトリアシルグリセロールは、自然界から入手可能な還元炭素の中で最もエネルギーが豊富な、豊富な形式のいずれかです。それらの化学的類似性を考えると、植物油は、従来のディーゼルのための論理的な代替、非再生可能エネルギー源を表しています。植物油は現代のディーゼルエンジン用粘性が高すぎます。しかし、それらは脂肪酸エステルに変換されます。得られた燃料は、一般的にバイオディーゼルと呼ばれ、従来のディーゼルに比べて多くの利点を提供しています。これらの間のチーフは、バイオディーゼルは再生可能エネルギー源から派生されていることです。さらに、以下の温室効果ガス排出量の生産とバイオディーゼルの結果、その後の消費量は従来のディーゼルに比べて。しかし、バイオディーゼルの普及は、多くの課題に直面している。これらの最大のバイオディーゼル原料の供給が限られています。したがって、植物油の生産が大幅に世界の現在および将来の燃料ニーズの主要な割合を置き換えるためにバイオディーゼルのために増加する必要があります。植物は脂肪酸とトリアシルグリセロールを合成する方法の増加理解することが最終的に小説のエネルギー作物の開発が可能になります。例えば、石油合成の調節に関する知識が豊富な非種子組織でトリアシルグリセロールを生成する方法を提案しています。さらに、バイオディーゼル悪い、低温性能と低酸化安定性を持っています。バイオディーゼル燃料の特性を改善することが脂肪酸組成を変えることによって達成することができます。この点では、高オレイン酸含有量を有​​するトランスジェニック大豆線の生成は植物バイオテクノロジーは、すでにバイオディーゼルの向上に貢献してきた1つの方法を表しています。

シロイヌナズナの小胞体およびプラスチド間脂質人身売買はExtraplastidic TGD4タンパク質が必要です

The Plant Cell. Aug, 2008  |  Pubmed ID: 18689504

シロイヌナズナの葉緑体の発達は、小胞体（ER）と色素の間に広範な脂質輸送を必要とします。葉緑体脂質·アセンブリーの最後のステップのための生合成酵素はプラスチドエンベロープ膜に関連付けられています。たとえば、光合成膜の支配的なgalactoglycerolipidsの生合成中に、これらの膜に関連付けられているガラクトース転移酵素はUDP-Galのからジアシルグリセロールにガラクトース残基を転送します。シロイヌナズナでは、ジアシルグリセロールは、ERまたは色素体に由来することができる。ここでは、ER由来のジアシルグリセロールがgalactoglycerolipid生合成に利用できないであるシロイヌナズナの変異体、trigalactosyldiacylglycerol4（tgd4）を記述します。この変異体は、診断oligogalactoglycerolipids、それゆえ、その名前と、その組織中のトリアシルグリセロールを蓄積します。 TGD4遺伝子は、ER膜と関連付けられているように見えるタンパク質をコードしている。変異体、小胞体のミクロソームでは、ERからプラスチド脂質転送の中断を示すin vivo標識データの一貫性と隔離された色素への脂質の減少転送を示しています。変異体の複雑な脂質の表現型は、内側のプラスチドエンベロープ膜の脂質​​トランスポーターのコンポーネントで破壊tgd1、2,3変異体のそれに似ています。ただし、内部のエンベロープ膜を介してホスファチジン酸を転送することが提案されているTGD1、2,3 - 複雑な、とは異なり、TGD4は、ERと外側の色素体のエンベロープ膜の間の脂質の転送を仲介する機械の一部であるように見えます。直接ERからプラスチドエンベロープの接触部位の程度はtgd4変異体に変更されません。しかし、これはERとプラスチド間の脂質転送するための導管としてそれらの接触部位でTGD4の可能性機能を妨げるものではない。

メンブレンテザー転写因子は、シロイヌナズナの熱ストレス応答の分岐を定義します。

Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. Oct, 2008  |  Pubmed ID: 18849477

植物では、熱応力の応答は、すべての真核生物間で保存されており、恒常的に発現することができますまたは熱によって誘導される熱ストレス転写因子によって制御されます。 "古典的"熱ストレス転写因子とは異なっ熱誘導転写因子はまた、耐熱性に寄与することが報告されています。ここでは、bZIP28、推定上の膜係留転写因子をコードする遺伝子は、熱に反応してアップレギュレートおよびbZIP28ヌル変異体が印象的な熱に敏感な表現型を持っていることをされていることを示しています。 BiP2、小胞体（ER）シャペロン、とHSP26.5-P、小さな熱ショックタンパク質をコードする遺伝子の熱誘導式はbZIP28ヌル変異体の減衰されます。エストラジオール誘導bZIP28導入遺伝子は、熱と小胞体ストレス誘導性遺伝子の多様化を誘導する。また、熱応力は、それによって核への再分配を引き起こし、小胞体膜からbZIP28の予測転写因子ドメインのタンパク質分解放出を誘発することが表示されます。これらの知見は、bZIP28が許容範囲を加熱するために貢献する膜係留転写因子に基づくシグナル伝達経路の重要なコンポーネントであることを示している。

胚乳DEFECTIVE1は、シロイヌナズナの種子開発に不可欠な新規微小管関連蛋白質である

The Plant Cell. Jan, 2009  |  Pubmed ID: 19151224

初期の胚乳の開発は、細胞質分裂の非存在下での急速な核分裂のシリーズが含まれ、したがって、多くの胚乳変異体は、その機能が有糸分裂に不可欠な遺伝子を明らかにした。この作品は、シロイヌナズナ（Arabidopsis thaliana）の胚乳defective1の胚乳（ede1）変異体はcellularizesないことを検出すると、拡大倍数体の核の数を減らすことが含まれており、専門的な放射状の微小管系と細胞質分裂のphragmoplastsが存在しない異常な微小管細胞骨格を備えています。時折の細胞質分裂の欠陥が観察されるものの、初期胚の開発は、実質的に垂直である。 EDE1遺伝子はマップベースのアプローチを使用してクローン化し、未知の機能の遺伝子の保存された植物特有の家族のパイオニアのメンバーを表していました。 EDE1は種子を開発するの胚乳と胚に発現し、その発現は密接に細胞周期の進行中に規制されています。 EDE1タンパク質がpremitotic細胞の核のキャップに蓄積され、スピンドル及び隔膜形成体の微小管に沿って局在し、in vitroで微小管を結合します。我々はEDE1は、有糸分裂とシロイヌナズナ胚乳と胚を生成し細胞質分裂の段階で微小管機能に不可欠な新たな植物特有の微小管関連蛋白質であると結論付けている。

シロイヌナズナTGD2タンパク質の25アミノ酸配列は、ホスファチジン酸の特異的結合のために十分である

The Journal of Biological Chemistry. Jun, 2009  |  Pubmed ID: 19416982

遺伝子解析は、シロイヌナズナのTGD2タンパク質はチラコイド脂質由来の小胞体の生合成に必要とされることを示唆している。 TGD2はTGD1（パーミアーゼ）とTGD3（ATPアーゼ）タンパク質から成る推定脂質トランスポーターの基質結合タンパク質であることが提案されている。 TGD1、-2、および-3蛋白質は内側の葉緑体エンベロープの膜に局在している。 C末端ドメインは膜間スペースに直面しているのに対し、TGD2は、内側のエンベロープ膜へのN-末端膜貫通ドメインで固定されて表示されます。これは、以前は次のTGD2のC末端ドメインは、ホスファチジン酸（PtdOH）を結合することが示された。詳細TGD2のPtdOH結合部位を調べるために、トランジットペプチドと膜貫通配列を欠いているTGD2配列のC末端ドメインは、Discosoma sp。のC末端に融合させた。赤色蛍光タンパク質（DR）。これにより、大腸菌での生産を、以下の結果DR-TGD2C融合タンパク質の溶解性を改善しました。として膜脂質 - タンパク質オーバーレイおよびリポソーム関連アッセイで示すように、高い特異性とPtdOHを結合した​​DR-TGD2Cタンパク質。内部欠失およびトランケーション突然変異誘発PtdOH結合のために十分であるTGD2のC末端ドメインの以前に未記載最小限の25アミノ酸断片を同定した。この25-merの結合特性はTGD2の追加配列は野生型のようなPtdOHの結合に必要とされるこの25-merのための適切なコンテキストを提供することを示唆し、TGD2Cのものとは明らかに異なっていた。

植物細胞内でオルガネラ生合成に関与する脂質輸送のメカニズム

Annual Review of Cell and Developmental Biology. 2009  |  Pubmed ID: 19572810

葉緑体は光独立栄養植物細胞のオルガネラの定義です。光合成の光反応と電子輸送は、葉緑体内部に精巧なチラコイド膜系の関数である。光合成膜の脂質組成物は、リンを節約するために付着植物の必要性を反映してnonphosphorous galactoglycerolipidsのかなりの部分によって特徴付けられる。グリセロ脂質の脂質輸送とアセンブリは、葉緑体の開発に光合成装置の生合成において重要な役割を果たしています。葉緑体の生合成中に、脂肪酸は、色素体で合成され、それらは膜脂質に組み込まれている小胞体、に輸出されています。また、脂質​​はまた、多くの植物の色素体の内側のエンベロープ膜でのde novoに組み立てることができます。チラコイド膜、葉緑体の内側と外側のエンベロープ膜、小胞体を含む脂質交換メカニズムの豊富なレパートリーが出現しています。チラコイド生合成の研究は、膜間脂質転送の一般的なメカニズムに新たな洞察を提供しています。

シロイヌナズナの脂肪酸DESATURASE4は特性脂肪酸デサチュラーゼから異なるタンパク質をエンコードします

The Plant Journal : for Cell and Molecular Biology. Dec, 2009  |  Pubmed ID: 19682287

極性の膜のグリセロ脂質は、グリセロール骨格にエステル化された極性頭部基と特性アシル基によって定義された分子種の混合物中に発生します。植物の葉緑体に特有のホスファチジルグリセロールの分子種は、デルタ（3-トランス）の中核グリセリル部分のsn-2位置にヘキサデセン酸を運びます。この特定のホスファチジルグリセロールの分子種が欠落してシロイヌナズナのfad4-1変異体は、必要な脂肪酸デサチュラーゼ、またはそれらのコンポーネントを欠いている。植物の膜脂質に関連付けられているアシル基の圧倒的多数は、シスの構成で二重結合を含んでいます。それは近いホスファチジルグリセロールのsn-2グリセリルカーボンと特異的にエステル化されているパルミチン酸のカルボキシル基に導入されたトランス二重結合の形成に関与しているしかし、FAD4は珍しいです。この珍しいデサチュラーゼ反応の解析に向けた第一歩として、FAD4遺伝子は、既知の脂質遺伝子を持つFAD4軌跡と共発現解析のマッピングにより同定した。 FAD4は、全体的な配列保存性に基づいて、脂肪酸デサチュラーゼを結合した​​古典的な膜とは無関係であると思われる予測内在性膜タンパク質をコードしている。しかし、FAD4タンパク質は、脂肪酸デサチュラーゼとして金属タンパク質のものと似ている2ヒスチジンモチーフを含んでいます。 FAD4は、プラスチドを対象としています。野生型に対する相対ホスファチジルグリセロールのデルタ（3-トランス）ヘキサグループの増加蓄積につながったトランスジェニックシロイヌナズナのcDNAの過剰発現。一緒にこれらの結果はFAD4は脂肪酸デサチュラーゼの新規クラスの創設メンバーであるという仮説と整合的である。

主な脂肪滴タンパク質のRNA干渉サイレンシングは、クラミドモナスの脂肪滴のサイズに影響を与える

Eukaryotic Cell. Jan, 2010  |  Pubmed ID: 19915074

真核細胞は、しばしば脂肪滴と呼ばれる個別の細胞小器官におけるトリアシルグリセロールの化学形で油を保存します。これらの動的なストレージコンパートメントが激しく、人間の健康のコンテキスト内で、また、人間の消費のために、化学やバイオ燃料原料の植物油の供給源として、植物で研究されている。多くの微細藻類は、特に成長を制限する条件の下で、油を蓄積するため、バイオ燃料生産のための潜在的に持続可能な原料として新たな注目を集めている。しかし、ほとんどは現在、微細藻類の油の蓄積に関しては、細胞または分子レベルで知られており、生合成、メンテナンス、藻類油貯蔵コンパートメントの分解に関与する構造タンパク質と酵素はよく研究されていません。モデル緑藻クラミドモナスに焦点を当て、トリアシルグリセロールの蓄積と窒素欠乏時の脂質滴の形成を調べた。質量分析は、それらの中で、脂質滴に富む画分に暫定的に指定された主要な蛋白質、主要な脂質滴の蛋白質（MLDP）259のタンパク質を同定した。このタンパク質は、光合成生物の緑の藻の系統に固有のものです。 MLDP遺伝子発現の抑制は、増加し脂肪滴の大きさにつながったRNA干渉のアプローチを使用していますが、トリアシルグリセロールの内容や代謝の変化は認められなかった。

植物バイオテクノロジーの領域

The Plant Journal : for Cell and Molecular Biology. Jan, 2010  |  Pubmed ID: 20078843

シロイヌナズナにおける脂質生合成のリン規制はDGS1コンプレックスミトコンドリア外膜の独立です。

Plant Physiology. Apr, 2010  |  Pubmed ID: 20181751

Galactoglycerolipidsは、葉緑体で光合成膜の主要成分である。酵素の少なくとも3つのパラレルセットは、成長条件の変化に応じて調整する必要があり、彼らの生合成に関与している。異なるgalactoglycerolipid経路の活性に影響を与えるタンパク質の潜在的な候補はミトコンドリア外膜に局在して最近記述digalactosyldiacylglycerol1（DGD1）SUPPRESSOR1（DGS1）シロイヌナズナ（Arabidopsis thaliana）のタンパク質である。それはDGD1、ガラクトシル脂質に欠陥があるDGD1変異体における葉緑体galactoglycerolipid欠乏の部分的回復の原因となる特定の機能獲得型の点突然変異の対立遺伝子、dgs1-1に基づいて発見されました。 dgs1-1対立遺伝子は、葉緑体の代替、DGD1依存しないgalactoglycerolipid生合成経路の活性化につながる過酸化水素の蓄積を引き起こす。ここで紹介する分析は、DGS1タンパク質がdgs1-1対立遺伝子の発現後に以前に観察されたドミナントネガティブの形質を説明する大きなタンパク質複合体の構成成分であることを示しています。 dgs1-1対立遺伝子はdgs1-1変異体バックグラウンドでの過酸化水素の蓄積に関連するかもしれないミトコンドリアの代替オキシダーゼ（AOX）タンパク質の損失を引き起こします。 AOXの主要な形態のmRNAレベルはdgs1-1変異苗に影響を受けなかったので、この効果は、転写後だった。 dgs1-1とは異なり、機能喪失型対立遺伝子、dgs1-2は、DGS1オープン可能な分子機能のためにクエストを残して、テスト範囲の植物の成長、AOX、および脂質組成に影響を及ぼさなかった。どうやら、DGS1野生型タンパク質は、直接ミトコンドリアや葉緑体の脂質代謝に影響を与えません。

シロイヌナズナ：10年ゲノムシーケンスの後、豊作

The Plant Journal : for Cell and Molecular Biology. Mar, 2010  |  Pubmed ID: 20409265

シロイヌナズナTGDタンパク質によって媒介される脂質輸送は、小胞体からのプラスチドへの単方向です。

Plant & Cell Physiology. Jun, 2010  |  Pubmed ID: 20410050

小胞体（ER）とシロイヌナズナのプラスチド間脂質の転送がTRIGALACTOSYLDIACYLGLYCEROL（TGD）のタンパク質が含まれます。脂質交換は、ERとプラスチドの膜脂質の脂肪酸の不飽和化が損なわシロイヌナズナ変異体の特定の脂質分子種の存在に基づいて双方向であると考えられている。しかし、それはTGDタンパク質が両方向で脂質輸送のために必要とされたかどうかは不明であった。この質問は脂質脂肪酸の不飽和のいずれかER（FAD2）または色素体（fad6）の欠陥につながる遺伝的変異体背景にtgd1-1またはtgd4-3の二重変異体の解析により対処されました。 fad6 tgd1-1とfad6 tgd4-3二重変異体は、多価不飽和脂肪酸およびガラクトの相対的なレベルの大幅な減少を示した。これらの植物の成長と光合成膜システムの開発は、ERからの多価不飽和脂肪酸含有脂質の種の輸入の中断を示唆している、深刻な危険にさらされた。さらに、tgd1-2 DGD1変異体バックグラウンドでのフォワード遺伝画面がdigalactosyldiacylglycerol量の顕著な減少を持つ新しいfad6-2対立遺伝子の分離につながった。対照的に、ERの脂質の脂肪酸不飽和化に影響を与えるFAD2の導入は、2つのTGD変異体背景にさらにextraplastidic膜の脂質の脂肪酸不飽和化のレベルを下げていませんでした。これらの結果は、TGDのタンパク質の役割はプラスチド脂質のインポートに制限されていることを示唆しているが、extraplastidic膜に色素体からの脂質の輸出には適用されません。

植物の耐凍性は外葉緑体膜の脂質リモデリングが必要です

Science (New York, N.Y.). Oct, 2010  |  Pubmed ID: 20798281

植物は細胞内脱水による細胞の損傷を防ぐことが凍結に複雑な適応を示しています。脱水時に細胞膜の脂質リモデリングは、膜の完全性と細胞死の一つの重要なメカニズムの対抗損失です。凍結2（SFR2）に敏感、シロイヌナズナの耐凍性のために必須の遺伝子は、外側の葉緑体包膜のガラクトモデリング酵素をコードしている。 SFR2はprocessivelyさらにトリアシルグリセロールに変換されoligogalactolipidsとジアシルグリセロールを形成し、別のガラクト受容体に豊富なmonogalactolipidからガラクトシル残基を転送します。 SFR2とトリアシルグリセロール生合成酵素の結合活性は、脂質二重層への非二重層形成膜脂質の比率を変更すると、エンベロープ膜からmonogalactolipidsの除去につながる。このSFR2ベースのメ​​カニズムは、細胞小器官量の変化を補正し、凍結時に細胞膜を安定させます。

クラミドモナスにおける転写産物量の変化は以下の窒素欠乏は代謝の転換を予測クラミドモナス

Plant Physiology. Dec, 2010  |  Pubmed ID: 20935180

多くの微細藻類のように、クラミドモナスは栄養が奪われたトリアシルグリセロールの豊富な脂肪滴を形成します。このプロセスのメカニズムを研究して開始するには、窒素（N）欠乏は、トリアシルグリセロールの蓄積や配偶子形成のような発生プログラムの変化を誘導するために使用されていました。誘導および非誘導条件下での転写産物の比較グローバルな分析は、新たな栄養環境に遭遇した細胞ではトリアシルグリセロールの蓄積を促進するか、または付随する分子の変化を研究する最初のアプローチとして適用された。この目標に向かって、ハイスループットシーケンシング技術は、8つの生物学的に独立したライブラリーの発現配列タグの大規模な番号を生成するために採用され、それぞれの条件の4つの、N満ち、Nは2つのテスト条件の下での発現レベルの統計的比較を可能にする、奪われた。予想通り、N欠乏は、タンパク質の生合成を調節しながら配偶子形成に関与する制御遺伝子のサブセットを活性化した。光合成のコンポーネントのための遺伝子はまた、PSBに遺伝子の例外を除いて、ダウンレギュレートされた。代謝の著しいリダイレクションにつながったNの欠乏：主炭素源、酢酸、もはやグリオキシル酸サイクルと糖新生によって細胞のビルディングブロックに変換されませんが、脂肪酸生合成に直接漏斗されました。追加の脂肪酸は細胞膜のリモデリング、推定上のリパーゼ遺伝子の転写産物が豊富で観察された変更によって示唆されているプロセスによって製造することができる。転写解析に基づく代謝への推論は、間接的ですが、生化学的な実験では、これらの控除の一部をサポートしていました。ここで提供されるデータは、微細藻類の油の蓄積のメカニズムの探求のための豊富なソースを表しています。

ストレス下でGalactoglycerolipid代謝：リフォームの時間

Trends in Plant Science. Feb, 2011  |  Pubmed ID: 21145779

Galactoglycerolipidsは、葉緑体膜の主要な脂質のビルディングブロックであり、植物の成長にとって不可欠です。植物の葉緑体はgalactoglycerolipid生合成の大部分に責任があるUDP-Galの依存脂質ガラクトースの構成セットを抱いている。パラログのセットがdigalactosyldiacylglycerolによってphosphoglycerolipidの部分的な交換でextraplastidic膜のリモデリングにつながるリン酸欠乏に応答して誘導される。 galactoglycerolipid生合成酵素、ガラクトース転移酵素、UDP-Galの独立しgalactoglycerolipid、第三のタイプは最近、耐凍性に関与していることが示された。ここでは、これらの複数の酵素セットによって葉緑体におけるgalactoglycerolipid生合成の調節の理解方法を見て急速に進化し、多様な非生物的ストレスに応答して、脂質リモデリングのますます認識される役割について議論されています。

シロイヌナズナ葉緑体脂質輸送蛋白質TGD2は、膜を破壊し、大規模な複合体の一部である

The Plant Journal : for Cell and Molecular Biology. Jun, 2011  |  Pubmed ID: 21309871

ほとんどの植物では光合成チラコイド膜のアセンブリは、小胞体（ER）で合成した脂質の前駆体を必要とします。したがって、ERから葉緑体への脂質の輸送がチラコイドの生合成に必須である。 TGD2は、葉緑体に脂質をインポートするために必要なシロイヌナズナにおける4つのタンパク質の一つであり、in vitroでホスファチジン酸を結合することが見出された。しかし、in vivoにおけるTGD2の機能と膜との相互作用の結合TGD2ホスファチジン酸の意義は不明であった。 in vitroで脂質二重層にどのような影響を与えるかTGD2プロービング3機能的アッセイを開発し、我々はそれが、核融合のポイントに膜を乱す二重層でリポソーム漏洩や再配布脂質を引き起こすことを示している。 5つの新しい変異型対立遺伝子を同定し、特徴付けることにより、我々はこれらの機能は、生体内で脂質の表現型を持つ特定の変異体では損なわれていることを示している。構造レベルで、我々はTGD2は500 kDaの、このTGD2含有複合体の生物学的関連性を示す2つの変異対立遺伝子で破壊されの形成よりもタンパク質複合体の一部大きいことを示している。提示されたデータに基づいて、我々はTGD2は、より大きな複合体の一部として、内側の膜とそのC末端に結合ホスファチジン酸に停泊し、そのN末端と、内側と外側の葉緑体包膜の間の脂質の輸送導管を形成することを提案する外膜。

ロドsphaeroidesのでカルジオリピン欠乏は、膜の結晶化とシトクロムオキシダーゼの脂質プロファイルを変更しますが、構造と機能は維持され

Biochemistry. May, 2011  |  Pubmed ID: 21476578

多くの最近の研究では、秩序結晶の形成を含めて、膜タンパク質の脂質の重要性を強調。脂質プロファイルと生産、機能、および内因性膜タンパク質の結晶化の1つの脂質、カルジオリピンの変化の影響を調べるために、シトクロムcオキシダーゼは、我々は原因となって、ロドsphaeroidesののカルジオリピン合成酵素（CLS）に遺伝子を変異>他の脂質の存在量のin vivoおよび選択的変化カルジオリピン含量90％削減。これらの条件下では、完全にネイティブのシトクロムcオキシダーゼ（CCO）は次のように、その活性、スペクトル特性、結晶特性によって示され、製作されました。 MALDIタンデム質量分析（MS / MS）による分析は、CCO結晶におけるカルジオリピンレベルは、膜のように、大幅に減少したことを明らかにした。結晶内に存在する脂質種が直接彼らのアイデンティティと脂肪酸鎖の組成を記録し、MS / MSを使用して初めて分析した。 R. sphaeroidesのCCO（主に18:1）のカルジオリピンの脂肪酸含有量は、哺乳動物のCCO（18:2）で異なります。哺乳類CCO活性のカルジオリピン依存性、R. sphaeroidesのでカルジオリピンの主要な枯渇とは対照的に、この細菌システム内の他の脂質とカルジオリピンの交流の寛容を示唆して、CCOの構造や行動のあらゆる側面に影響を与えませんでした。

ロドsphaeroidesの中の脂質の組み合わせた遺伝学的および代謝の操作は完全にアクティブにシトクロムcオキシダーゼの非リン脂質の置換を明らかに

Biochemistry. May, 2011  |  Pubmed ID: 21476580

シトクロムcオキシダーゼ（CCO）で、特に脂質、カルジオリピン（CL）、特定の要件は、哺乳動物系で主にin vitroでの脂質除去のアプローチに使用して、多くの先行研究で報告されている。私たちの付随する紙は、CCOが著しくCL-枯渇ロドsphaeroidesの可能性が高い他の負に帯電した脂質と定量的な置換によって許可されたすべての点で野生型のプロパティが表示されます。で生産されていることを示しさらにR. sphaeroidesのCCOの脂質の要件と脂質の間に互換性の程度の構造的基盤を調べるために、我々は、用いたin vivoにおけるR. sphaeroidesのCCOの発現株の脂質プロファイルの変化を強化するための代謝アプローチを採用CL-欠損変異に加えてリン酸塩制限増殖培地。驚くべきことに、精製されたCCOはCL-欠損変異体単独（MSによって検出されない）のそれと全リン脂質の大幅に変更されたプロファイルと比較するとカルジオリピンの一層の枯渇にもかかわらず、これらの条件の下では維持、野生型の機能と特性を生産し、非リン脂質。膜内および精製CCOの脂質は、ESIとMALDI質量分析、タンデム質量分析により同定し、定量した。主要な変化を示し、それらの脂質の分子構造との比較はR. sphaeroidesのCCOからの柔軟な脂質の要件については、構造的な根拠に新たな洞察を提供し、異なるリン脂質と非脂質の間に、より包括的な互換性のネットワークを明らかにする。

クラミドモナスにおけるシステム生物学のアプローチでは、銅の栄養と複数の代謝ステップの間の接続を明らかに

The Plant Cell. Apr, 2011  |  Pubmed ID: 21498682

本研究では、全ゲノムレベルでのクラミドモナスの銅レギュロンを照会します。私たちのRNA-Seqのデータのシミュレーションおよび解析パイプラインは、2倍のカットと63 CRR1目標に加えて別の86銅応答性遺伝子を明らかにするために10 RPKM（百万マッピングされた読み取りごとにマッピング可能な長さのキロベースあたりの読み取り）（セル当たり約1 mRNA）を検証しました。プロテオミクスおよびイムノブロット分析は、クラミドモナスのシグナリング銅の主要な制御機構として、転写調節を検証し、豊富、銅の栄養に依存していた対応するタンパク質の25％を捕獲した。いくつかのO₂依存性酵素の発現に及ぼす銅欠乏の影響は脂質修飾経路の手順が含まれています。定量的な脂質プロファイルには、光合成装置で銅欠乏症の世界的な影響を示す、チラコイド膜digalactosyldiglyceridesに脂肪酸の増加したポリ不飽和​​を示した。チラコイドの推定プラスチド銅シャペロン、膜プロテアーゼの発見は、葉緑体中の銅の利用を阻止するためのメカニズムを示唆している。フラビン依存性バックアップ酵素による銅アミンオキシダーゼの交換：私達はまたNの同化経路に温存し銅の例を見つけました。目標の40％は、以前の銅の生物学の新しい発見のための大きな可能性を示すタンパク質を未同定されています。

トランスジェニックシロイヌナズナにおけるデンプンからの油の生合成にカーボンの誘導で栄養組織のエネルギー密度を増加させる

Plant Biotechnology Journal. Oct, 2011  |  Pubmed ID: 22003502

植物組織内でトリアシルグリセロールの蓄積（タグ）を工学的にバイオマスのエネルギー密度を増やすと、リグノセルロース系バイオマスの変換によってバイオ燃料を生産するための努力と相乗効果がある。一般的に、TAGは、種子の開発に蓄積し、少しほとんどの植物の栄養組織では油の生合成を防止する調節機構と制御因子について知られている。ここでは、異所的種子油の生合成の調節に関与する転写因子WRINKLED1（WRI1）を過剰にシロイヌナズナを設計した。さらに、我々はRNAiのアプローチを使用して、デンプン生合成に関与するADP-グルコースピロホスホリラーゼの小サブユニットの主要な触媒のアイソフォームをコードするAPS1の発現を減少させた。結果AGPRNAi-WRI1行は以下の澱粉とヘキソースの蓄積。さらに、これらの行は、単独でWRI1またはAGPRNAiの植物よりも植物組織中で5.8倍以上の油を生産した。豊富な油滴は植物組織内で見えた。 TAGの分子種は種子油に見られるものと同様、長鎖脂肪酸を含んでいた。 AGPRNAi-WRI1行では、スクロースシンターゼ2の相対発現レベルが大幅に上昇したと糖のレベルと相関していた。のde novo脂肪酸合成、ビオチンカルボキシルキャリアータンパク質アイソフォーム2およびアシルキャリアタンパク質1に関与plastidicタンパク質をコードする遺伝子の相対発現も上昇した。全体的なエネルギー密度の澱粉に比べてTAGの相対的寄与率は、デンプンから油に分割、変更された炭素と一致して1 AGPRNAi-WRI1トランスジェニックラインで9.5倍に増加した。

J-様タンパク質は、シロイヌナズナの葉緑体脂質の脂肪酸組成に影響を与える

PloS One. 2011  |  Pubmed ID: 22028775

脂質および脂肪酸代謝機構の包括的な理解は、油、燃料、工業原料、植物の栄養改善のための脂肪酸の生産を最適化するために必要とされる。 T-DNAの16時01Δ7の不十分な注釈付きのシロイヌナズナ遺伝子At1g08640の変異体を適度に高レベルを含むものとして同定された（50％）と午後06時01分午後04時03分のΔ9葉脂肪酸と微妙な減少（5-30％）と夜06時03分（http://www.plastid.msu.edu/）。葉極性脂質中の脂肪酸のTLC分離が葉緑体のガラクトmonogalactosyldiacylglycerol（MGDG）とdigalactosyldiacylglycerol（DGDG）は、この変異によって影響を受ける主な脂質の種類のことが明らかになった。 At1g08640の推測アミノ酸配列の分析は、トランジットペプチドの存在下、3の膜貫通ドメインとN末端J-様ドメインを予測し、遺伝子が葉緑体J-様ドメイン1のCJD1に選ばれました。 GFPレポーター実験やin vitroでの葉緑体のインポートアッセイでは、CJD1は、葉緑体膜タンパク質で実証した。餌は、Y2Hアッセイの主な相互作用のパートナーとしてplastidial内側のエンベロープ蛋白質（葉緑体6 ARC6の蓄積およびレプリケーション）を同定したとしてCJD1のJ-様ドメインを使用して、酵母2 - ハイブリッド（Y2H）によるシロイヌナズナcDNAライブラリーのスクリーニング。 ARC6は、葉緑体分裂に中心的な役割を果たしており、その機能が十分に知られていない隣接する保存領域と一緒に、独自のJ-様ドメインを介してCJD1をバインドします。これらの結果はCJD1の変異が脂質組成にどのような影響を与えるか、今後の研究の出発点を提供しています。

未来はその20年目に今、植物誌のために明るいです。

The Plant Journal : for Cell and Molecular Biology. Dec, 2011  |  Pubmed ID: 22150932

小胞体から葉緑体脂質輸送に関与TGD4は、ホスファチジン酸結合タンパク質である

The Plant Journal : for Cell and Molecular Biology. Jan, 2012  |  Pubmed ID: 22269056

光合成膜に流行しているgalactoglycerolipidsの合成は、小胞体（ER）と葉緑体包膜に酵素が含まれます。シロイヌナズナにおけるtrigalactosyldiacylglycerol（TGD）のタンパク質の遺伝子解析は、ERから葉緑体へと極性脂質の転送におけるそれらの役割を実証しています。 TGD1、2、3のタンパク質は、パーミアーゼ、TGD2基質結合蛋白質、及びTGD3 ATPアーゼを表すTGD1を有する細菌型ATP-結合カセット（ABC）トランスポーターの成分に似ています。ただし、このプロセスでTGD4タンパク質の機能はあまり明確であり、植物細胞内での位置はしっかりと決定されていない。 TGD4の予測のC末端β-バレル構造は、グラム陰性菌の外側の細胞膜のタンパク質に弱く似ています。ここでは、TGD2のように、DsRedタンパク質に融合されたTGD4タンパク質は特にホスファチジン酸（PtdOH）に結合し、ことを示している。以前にtgd1変異体の示すように、tgd4変異体は、おそらくextraplastidic膜に、上昇​​PtdOHコンテンツを持っています。異なる細胞分画を調べるために高度に精製し、特異的抗体を使用して、我々はTGD4タンパク質は、それが深くあることが判明したN-末端を除いて、膜内に埋もれているように見えた葉緑体の外側のエンベロープ膜に存在していたことが明らかに細胞質ゾルにさらさ​​れる。それはPtdOHは、ERから外側の葉緑体包膜にまたは外側のエンベロープ膜を介しPtdOHの転送で、おそらく、TGD4が直接極性脂質の転送に関与していることが提案されている。

植物Oleosins部分的に類似して関数を用いたナンノクロロプシスの脂肪滴タンパク質

Plant Physiology. Feb, 2012  |  Pubmed ID: 22307965

急速に進化している動物、植物、真菌細胞内脂質滴（LD）のダイナミクスについての我々の理解としては、まだ少しは、微細藻類におけるこれらの細胞小器官の形成と売上高についてはほとんど知られていない。まだバイオ燃料や高付加価値の脂質の生産のための藻類原料の重要性の高まりとともに、微細藻類でLDダイナミクスのメカニズムを理解する必要がある。したがって、我々は、新興の不等毛のモデルのLDは藻ナンノクロロプシス属に関連するタンパク質を調べた。とユニークな一次配列を持つ豊富な疎水性の脂肪滴表面タンパク質（LDSP）が、他のLD蛋白質に構造的類似性を発見しました。ナンノクロロプシス細胞のLDSP豊富密接に油の蓄積と分解の条件下でトリアシルグリセロール量を追跡した。シロイヌナズナオレオ1欠損変異体におけるLDSPの機能解析は、その生理学的または生化学的な活動からのレーザとの相互作用でその物理的および構造的特性の分離を可能にした。シロイヌナズナのLDSPの存在が予想LDのサイズに影響を与えたが、それは発芽中のトリアシルグリセロールの加水分解にオレオシン欠乏の生理的な影響を逆にすることができませんでした。

アマノリ膜トランスポーターの解析は、光合成真核生物と多くのナトリウム共役トランスポート·システム間での遺伝子の転送を示します

Plant Physiology. Feb, 2012  |  Pubmed ID: 22337920

膜輸送体は、イオン環境と細胞の間に、携帯電話のコンパートメントの間に有機分子の動きに依存する多くの細胞プロセスで中心的な役割を果たしています。トランスポーターは、よく植物や緑藻で特徴づけられているが、少しは、紅藻類のトランスポーターやその進化の歴史について知られている。ここでは、経済的に重要な紅藻アマノリ（ウシケノリ網、紅）で推定される膜トランスポーターをエンコードする482の発現配列タグ（EST）コンティグを検討した。これらのコンティグは、アマノリ臍とプレアアマノリから包括的トランスクリプトームデータセットの一部です。 phylogenomicsを使用して、我々はstramenopilesを含む水平/共生遺伝子伝達の証拠を示す赤と緑の藻/植物（すなわち、植物界仮説）と19のESTコンティグの期待される単系統性をサポートして30本の木を同定した。分析したコンティグの大半（77％）は遺伝子の進化の歴史を解決の難しさを実証し、未解決の系統発生とのトランスポーターをエンコードします。我々は、分子の海藻に多くのナトリウム共役輸送システムの機能、および脂肪酸生合成と細胞内脂質輸送に関連付けられているノリトランスポーター遺伝子の共同規制の可能性を観察した。エンコードされたタンパク質の組織特異的および細胞内の両方の場所は、さらに調査が必要ですが、我々の研究では、トランスポート機能とこれらのトランスポーターの生物学と進化に新たな洞察力に関連付けられている紅藻の遺伝子候補を提供します。