תאית – מרכיב אינטגרלי בדפנות תאי צמחים – היא מקור חשוב למזון, נייר, טקסטיל ודלק ביולוגי, אך עדיין לא ברור כיצד יצירתו מווסתת בתוך תאים צמחיים. כעת, צוות בראשות חוקרים בפן סטייט זיהה חלבון שמשנה את המנגנון הסלולרי האחראי לייצור תאית, מה שבסופו של דבר מעניק יציבות למכונות הללו. הבנה חדשה זו עשויה להוביל לתכנון של חומרים יציבים יותר, מועשרים בתאית עבור דלק ביולוגי ופונקציות אחרות.
בתוך תא צמחי, קומפלקס של חלבונים הנקרא תאית סינתאז קומפלקס בונה שרשרת של תאית. ויסות תהליך זה קובע מגוון תכונות כמו מתי וכמה מהר הוא מתרחש וכן את אורך שרשרת התאית.
"תאית היא הביו-פולימר השכיח ביותר על פני כדור הארץ, אך למרות חשיבותו, מעט יחסית ידוע על האופן שבו מווסתת הסינתזה שלו", אמר יינג גו, פרופסור לביוכימיה וביולוגיה מולקולרית במכללת פן סטייט אברלי למדע ומנהיג המחקר. קְבוּצָה. "במחקר זה, זיהינו חלבון בשם חלבון קינאז תלוי סידן 32 (CPK32) ואישרנו שהוא משנה כימית את אחד החלבונים בקומפלקס הסינטאז של תאית, ובסופו של דבר עוזר לווסת את תהליך הביוסינתזה של תאית".
החוקרים פרסמו את ממצאיהם במאמר שהופיע ב-11 ביולי בכתב העת פיטולוג חדש.
השינוי הכימי שמבצע חלבון CPK32 נקרא זרחון; הוא מוסיף תרכובת כימית הידועה כקבוצת זרחן לחלבון הסינטאז התאית CESA3. סוגים אלו של שינויים הפיכים ותומכים במגוון פונקציות ביולוגיות חשובות בתא. בבני אדם, יותר מ-200,000 מקומות על חלבונים יכולים להיות זרחנים על ידי יותר מ-500 חלבונים, הנקראים קינאזות. בצמח Arabidopsis, הידוע גם כ-Thale cress ונפוץ במדעי הצמח, יותר מ-43,000 מקומות יכולים להיות זרחנים על ידי יותר מ-1,000 קינאזות.
"זיהוי מי מהקינאזות הרבות יכול לזרחן סינתאז תאית היה מרתיע מאוד", אמר גו. "השתמשנו בגישת סקר כדי לחפש חלבונים שקשורים ישירות ל-CESA3. זה חשף את הקינאז CPK32, ועקבנו אחרי סדרה של ניסויים כדי לאשר ש-CPK32 למעשה מזרחן את CESA3, כדי לזהות את המיקום הספציפי ב-CESA3 שבו זה מתרחש, ולקבוע כיצד זרחון זה משפיע על הצמח."
לאחר מכן יצרו החוקרים גרסה של חלבון CESA3 עם מוטציה ששינתה את האתר שבו מתווספת קבוצת הזרחן, ומנעה זרחן. לתאים של הצמחים שעברו מוטציה – שבהם זרחון של CESA3 לא היה אפשרי – היה תכולת תאית מופחתת ויציבות מופחתת של קומפלקס הסינטאז של תאית, וצמחים בוגרים של צמחים שעברו מוטציה עצרו את הצמיחה.
"מחקרים קודמים הראו ש-CPK32 ממלא תפקיד בכמה תהליכים ביולוגיים, כולל צמיחת צינור אבקה וכן התפתחות של יריות ושורשים," אמר גו. "כאן, אנו מדגימים פונקציה חדשה של CPK32 ומנגנון חדשני של זרחון בייצוב קומפלקס סינתאז תאית."
בשלב הבא, החוקרים מתכננים לחקור אם הזרחון של CESA3 ייחודי ל-CPK32 או אם כל קינאז אחר באותה משפחה יכול לווסת באופן דומה את הביוסינתזה של תאית.
"על ידי ויסות היציבות של קומפלקס סינתאז תאית, נוכל אולי לעודד תאים לייצר שרשראות תאית ארוכות יותר ובסופו של דבר להנדס חומרים עשירים בתאית", אמר גו.
בנוסף לגו, צוות המחקר ב-Pen State כולל את Xiaoran Xin, סטודנט לתואר שני בתוכנית ביוכימיה, מיקרוביולוגיה וביולוגיה מולקולרית בזמן המחקר; Donghui Wei, סטודנט לתואר שני בביולוגיה של צמחים; ליי ליי, סטודנט לתואר שני בביולוגיה של צמחים בזמן המחקר; ושונדאי לי, עוזר פרופסור לביוכימיה וביולוגיה מולקולרית. צוות המחקר כולל גם את הייאן ג'נג מאוניברסיטת רוטגרס ואיאן וואלאס מאוניברסיטת נבאדה, רינו.
מחקר זה נתמך על ידי המרכז למבנה והיווצרות ליגנוצלולוזה, מרכז מחקר גבול אנרגיה הממומן על ידי משרד האנרגיה האמריקאי; המחלקה לביוכימיה וביולוגיה מולקולרית של פן סטייט; והקרן הלאומית למדע.
קישור לכתבת המקור – 2023-07-11 20:06:31
