Lipider är biomolekyler som är nödvändiga för att den levande cellen ska fungera korrekt. De finns i cellmembranen och är också integrerade komponenter i cellsignaleringsvägar. Växtceller har subcellulära strukturer eller organeller som kallas lipiddroppar (LD) i bladen och fröna, som lagrar överskott av lipider (fetter).
Nyligen genomförda studier har visat att LD också lokaliserar unika växtproteiner som utför väsentliga molekylära funktioner. Till exempel lokaliserar frö-LD växtproteiner som kallas oleosiner, som hjälper fröna att klara minusgrader och gro ordentligt.
Med en växande mängd bevis för att LD:er inte bara är organeller för kollagring utan också kan utföra väsentliga molekylära funktioner, försökte en grupp forskare från Japan förstå vilken roll de relativt outforskade löv-LD:erna har.
Docent Takashi L. Shimada, en LD-expert knuten till Chiba University, förklarar motivationen bakom deras forskning. "Vi har en begränsad förståelse för funktionerna hos löv-LD:er - varför ackumulerar växtblad LD:er överhuvudtaget? Vi tror att svaret på denna grundläggande fråga också skulle bidra till lipidproduktionsteknologin."
I en ny studie publicerad i Frontiers in Plant Science , visade Dr Shimada och hans forskargrupp att blad-LD lokaliserade myosinbindande proteiner som är nödvändiga för intracellulära rörelser och enzymer som katalyserar furanfettsyrabiosyntes - en typ av fettproduktion i levande celler - vilket lyfter fram de potentiella och tidigare oupptäckta molekylära funktionerna hos LD.
Denna forskning leddes av Dr. Shimada, som är knuten till Graduate School of Horticulture, Plant Molecular Science Center och Research Center for Space Agriculture and Horticulture vid Chiba University, Japan.
Hans forskargrupp involverade också Mr. Yuto Omata från fakulteten för trädgårdsodling, Chiba University, som är den första författaren till denna studie, tillsammans med Dr. Emi Mishiro-Sato, föreläsare vid World Premier International Research Center Initiative-Institute of Transformative Bio- Molecules, Nagoya University, och Dr. Ikuko Hara-Nishimura och Dr. Haruko Ueda från fakulteten för naturvetenskap och teknik, Konan University i Japan.
Forskarna använde en Arabidopsis-växtmodell muterad för att ackumulera LDs i bladen som kallas Arabidopsis thaliana mutant high sterol ester 1. Dr. Shimada tillägger, "Denna Arabidopsis-växtmutantmodell fungerar också som en värdefull resurs för att ytterligare studera blad-LD-proteomet."
Vidare isolerade forskarna dessa blad-LD och använde masspektrometri för att identifiera associerade proteiner. De hittade 3 206 kandidatproteiner. De fokuserade på 31 kandidatproteiner för att testa associerat beteende i blad-LD. De fäste en fluorescerande markör till dessa proteiner för att underlätta mikroskopiska observationer.
Fluorescensmikroskopin avslöjade närvaron av MYOSINBINDANDE PROTEIN14 (MYOB14) och två okarakteriserade proteiner i blad-LDs som undersöktes. Ytterligare undersökningar minskade MYOB-familjemedlemmarna lokaliserade till löv-LD:MYOB1, MYOB2, MYOB3 och MYOB5.
Forskarna identifierade också att de två okarakteriserade proteinerna liknar enzymer för furanfettsyrabiosyntes, vilket tyder på en potentiell koppling mellan blad-LD och typen av fettsyraproduktion.
Trots de framsteg som gjorts i denna studie varnar Dr. Shimada, "Vi måste identifiera ytterligare blad-LD-proteiner för att lösa de molekylära och fysiologiska funktionerna hos blad-LD."
Icke desto mindre banar studien vägen för framtida forskning inom löv-LDs – en relativt outnyttjad växtresurs – som kan revolutionera lipidproduktionen och tillhörande industrier, allt tack vare Dr. Shimadas och hans teams insatser.
Mer information: Yuto Omata et al, Lipid droplets in Arabidopsis thaliana leaves innehåller myosinbindande proteiner och enzymer associerade med furaninnehållande fettsyrabiosyntes, Frontiers in Plant Science (2024). DOI:10.3389/fpls.2024.1331479
Journalinformation: Frontiers in Plant Science
Tillhandahålls av Chiba University
