Wetenschap
Onthulling van de moleculaire functies van lipidedruppeleiwitten in bladeren van Arabidopsis thaliana
Lipiden zijn biomoleculen die essentieel zijn voor het goed functioneren van de levende cel. Ze worden aangetroffen in de celmembranen en zijn ook integrale componenten van celsignaleringsroutes. Plantencellen bezitten subcellulaire structuren of organellen die lipidedruppeltjes (LD's) worden genoemd in de bladeren en zaden, waarin overtollige lipiden (vetten) worden opgeslagen.
Recente onderzoeken hebben aangetoond dat LD's ook unieke plantaardige eiwitten lokaliseren die essentiële moleculaire functies vervullen. Zaad-LD's lokaliseren bijvoorbeeld plantaardige eiwitten, oleosinen genaamd, die de zaden helpen temperaturen onder het vriespunt te doorstaan en goed te ontkiemen.
Met een groeiend aantal bewijzen dat LD's niet alleen organellen zijn voor koolstofopslag, maar ook essentiële moleculaire functies kunnen vervullen, probeerde een groep onderzoekers uit Japan de rol van de relatief onontdekte blad-LD's te begrijpen.
Universitair hoofddocent Takashi L. Shimada, een LD-expert verbonden aan de Chiba University, legt de motivatie achter hun onderzoek uit. "We hebben een beperkt begrip van de functies van blad-LD's - waarom accumuleren plantenbladeren überhaupt LD's? Wij geloven dat het antwoord op deze fundamentele vraag ook zou bijdragen aan de technologie voor de productie van lipiden."
Dat blijkt uit een nieuwe studie gepubliceerd in Frontiers in Plant Science toonden Dr. Shimada en zijn onderzoeksgroep aan dat blad-LD’s myosine-bindende eiwitten lokaliseerden die essentieel zijn voor intracellulaire bewegingen en enzymen die de biosynthese van furaanvetzuren katalyseren – een soort vetproductie in levende cellen – wat de potentiële en voorheen onontdekte moleculaire functies van LD’s benadrukte. /P>
Dit onderzoek werd geleid door Dr. Shimada, verbonden aan de Graduate School of Horticulture, het Plant Molecular Science Center en het Research Center for Space Agriculture and Horticulture aan de Chiba University, Japan.
Zijn onderzoeksgroep omvatte ook de heer Yuto Omata van de Faculteit Tuinbouw, Chiba University, die de eerste auteur is van deze studie, samen met Dr. Emi Mishiro-Sato, docent aan het World Premier International Research Center Initiative-Institute of Transformative Bio- Molecules, Universiteit van Nagoya, en Dr. Ikuko Hara-Nishimura en Dr. Haruko Ueda van de Faculteit Wetenschappen en Techniek, Konan Universiteit in Japan.
De onderzoekers gebruikten een gemuteerd Arabidopsis-plantenmodel om LD's in de bladeren te accumuleren, de Arabidopsis thaliana-mutant met hoge sterolester 1. Dr. Shimada voegt hieraan toe:"Dit Arabidopsis-plantenmutantmodel dient ook als een waardevolle hulpbron voor het verder bestuderen van het blad-LD-proteoom." /P>
Verder isoleerden de onderzoekers deze blad-LD's en gebruikten ze massaspectrometrie om geassocieerde eiwitten te identificeren. Ze vonden 3.206 kandidaat-eiwitten. Ze concentreerden zich op 31 kandidaat-eiwitten om geassocieerd gedrag in blad-LD's te testen. Ze bevestigden een fluorescerende marker aan deze eiwitten om microscopische observaties te vergemakkelijken.
De fluorescentiemicroscopie onthulde de aanwezigheid van MYOSIN BINDING PROTEIN14 (MYOB14) en twee niet-gekarakteriseerde eiwitten in de onderzochte blad-LD's. Verder onderzoek heeft de MYOB-familieleden beperkt die gelokaliseerd waren in blad-LD's:MYOB1, MYOB2, MYOB3 en MYOB5.
De onderzoekers identificeerden ook dat de twee niet-gekarakteriseerde eiwitten lijken op enzymen voor de biosynthese van furanvetzuren, wat een mogelijk verband suggereert tussen blad-LD's en het type vetzuurproductie.
Ondanks de vooruitgang die in dit onderzoek is geboekt, waarschuwt Dr. Shimada:"We moeten aanvullende blad-LD-eiwitten identificeren om de moleculaire en fysiologische functies van blad-LD's op te lossen."
Niettemin maakt de studie de weg vrij voor toekomstig onderzoek naar blad-LD's – een relatief onaangeboorde plantaardige hulpbron – die een revolutie teweeg zou kunnen brengen in de productie van lipiden en aanverwante industrieën, allemaal dankzij de inspanningen van Dr. Shimada en zijn team.