淀粉样蛋白同样存在植物中,并帮助种子保存更长时间

科技工作者之家 2020-08-02

来源:iPlants

2020年7月23日,PLOS Biology 杂志在线发表了来自俄罗斯圣彼得堡国立大学Anton A. Nizhnikov课题组题为“Accumulation of storage proteins in plant seeds is mediated by amyloid formation”的研究论文。
该研究发现在豌豆Pisum sativum的种子中含有淀粉样蛋白聚集体,具有对去污剂和蛋白酶的抗性。同时,研究表明淀粉样蛋白的积累在种子成熟过程中增加,并在发芽时减少,并且它们可能是延长种子活力的重要适应措施。
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淀粉样蛋白是一种蛋白质构象,其中相邻的氨基酸片结合在一起形成高度抗降解的聚集体。在动物中,淀粉样蛋白在激素储存和长期记忆形成等方面发挥作用,但最著名的是阿尔茨海默氏病,其特征是大脑中淀粉样蛋白聚集体的形成。然而,淀粉样蛋白不仅可能具有致病性,而且也具有功能性。如在原核生物中,淀粉样蛋白主要履行结构(生物膜和鞘形成)和储存(毒素积累)的功能。在动物中,淀粉样蛋白的形成对于不同功能至关重要,包括长期记忆增强,黑色素聚合,激素储存和程序性坏死。然而植物中是否形成淀粉样蛋白的研究很少。

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由于抵抗离子去污剂处理是淀粉样蛋白的典型特征,可与大多数其他非淀粉样蛋白复合物区分开,因此,该研究想知道豌豆种子中是否有形成抗洗涤剂的蛋白聚集体。该研究显示豌豆的种子中含有淀粉样蛋白的存储蛋白聚集体,最丰富的一种是7S球蛋白Vicilin,可在体内和体外形成真正的淀粉样蛋白。全长Vicilin包含2个进化保守的β-桶结构域Cupin-1.1和Cupin-1.2,它们在体外自组装成具有相似理化性质的淀粉样蛋白。

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进一步通过使用淀粉样蛋白特异性染料和抗豌豆球蛋白的抗体显示两者共定位表明,种子在成熟过程中,储存在液泡中的Vicilin淀粉样蛋白聚集体,然后在发芽过程中迅速分解,表明它们的作用是作为营养库。此外,该研究还发现Vicilin的淀粉样蛋白可抵抗胃肠道酶的消化,可在豌豆罐头中持久存在,并对酵母和哺乳动物细胞具有毒性。

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