növényi

  • elemeket
  • absztrakt
  • bevezetés
  • az eredmény
  • vita
  • mód
  • Sejtkultúrák
  • Lipid elemzés
  • qPCR
  • További részletek
  • Hozzászólások

elemeket

absztrakt

Magasabb növényekben a 18 szénatomot (18 ° C) tartalmazó zsírsavak (FA) az összes FA körülbelül 70% -át teszik ki, a legelterjedtebb fajok: 18: 2 és 18: 3. Ez a két többszörösen telítetlen FA (PUFA) körülbelül 55% -ot képvisel Arabidopsis sejtszuszpenziók, míg a 18: 1 körülbelül 10% -ot jelent. A PUFA szintje a rosszul meghatározott tényezőktől függően változhat. Itt összehasonlítottuk a növényi sejttenyészetek különböző halmazait, és összefüggést találtunk a sejtpopuláció növekedési sebessége és az FA 18C telítetlenség szintje között. Ezek a megfigyelések azt sugallják, hogy a PUFA végső szintje részben a sejtosztódás sebességétől függhet, és hogy a foszfolipidek 18: 2 és 18: 3 képződéséért felelős FAD2 és FAD3 deszaturázoknak gyorsan korlátozó aktivitása van. - kultúrák művelése. Növényi sejttenyészetben a foszfát (Pi) nélkülözés megzavarja a sejtosztódást és beindítja a lipidek átalakulását. Megállapítottuk, hogy a Pi éhezés nem volt hatással a FAD génexpresszióra, és hogy a PUFA szint ebben a helyzetben szintén korrelált a növekedési sebességgel. Így úgy tűnik, hogy a PUFA szintek fémjelzik a sejtek érettségének és öregedésének meghatározását.

A glicerin-lipidek a membrán építészetének fő alkotóelemei. Ezek az acil-lipidek a zsírsav-diészter (FA) és a glicerin, és az FA-csoportok lehetnek telítettek vagy telítetlenek. Magasabb növényekben az FA fő fajai 16 ° C és 18 ° C, ami az összes FA 1 körülbelül 30 és 70% -át teszi ki. Ezek az FA-k különböző szintű telítettséggel vannak jelen, általában nem mutatnak (16: 0, 18: 0) három (16: 3, 18: 3) kettős kötést a főbb fajok esetében. A leggyakoribb FA-típusok a 18: 2 és 18: 3, amelyek a 18 ° C körülbelül 80% -át és az összes FA közel 55% -át képviselik az Arabidopsis sejtszuszpenziós tenyészetekben, míg a 18: 1 az összes FA 1 körülbelül 10% -át képviseli. .

A telítetlen zsírsavak kulcsszerepet játszanak a membrán felépítésében és működésében. A telítettség mértéke nemcsak az FA fizikai-kémiai tulajdonságait, például olvadáspontját vagy 12 viszkozitását, hanem a lipid molekuláris alakját is befolyásolja, amelyhez kapcsolódik 13. Ez pedig befolyásolja a membrán lipidek és a kétrétegű csomagolások viselkedését. Például a telített foszfatidil-etanol-aminok (PE) egy lamelláris fázist alkotnak, míg a telítetlen PE egy hatszög alakú HII (invertált nem lamelláris) fázist alkot, 14, 15. Ennek eredményeként a telítetlen zsírsavak képződésében szerepet játszó enzimek nagy szerepet játszanak a membránképződésben, működésben és integritásban.

A FA telítetlenségének ezen ismert környezeti hatásai mellett más, még nem definiált tényezők is megváltoztathatják a PUFA szintjét. Ez nyilvánvaló a sejtszuszpenziós tenyészetekben, ahol a PUFA mértéke kultúránként változhat, ami néha megnehezíti az eredmények összehasonlítását. Annak érdekében, hogy jobban megértsük, mi okozza az ilyen eltéréseket, növényi modelljeinkben megmértük a növekedési ráta hatását a PUFA eloszlására. Elsősorban foszfolipideket tartalmazó sejtszuszpenziók tenyészeteinek segítségével korrelációt figyeltünk meg a növekedési sebesség és az FA 18C telítetlenség szintje között, ami arra utal, hogy a FAD2 és FAD3 deszaturázok korlátozó aktivitással bírhatnak a gyorsan növekvő kultúrákban, és hogy a telítetlenség végső szintje is függhet. a növényi sejtpopuláció eloszlási sebességéről.

az eredmény

Három sejt-szuszpenziós tenyésztési modellt alkalmaztak a magasabb növényekben a lipid-anyagcsere tanulmányozására: Acer pseudoplatanus őssejtek (Sycamore), Arabidopsis thaliana levél merisztém sejtek (Arabidopsis) és Arabidopsis meristem sejt kallusz kultúrák. Ezekben a kultúrákban a membrán lipidek főleg foszfolipidek (80-90%), csak kis mennyiségű galaktolipidek (10-20%) 23. Valójában ezek a sejtek vagy heterotróf módon (Sycamore sejtek, Arabidopsis calli sejtek) vagy mixotrofikusan (Arabidopsis calli sejtek) nőnek, és csak amiloplasztokat (Sycamore és Arabidopsis calli sejtek) vagy gyengén fejlett alacsony klorofill tilakoid membránokat (Arabidopsis sejtek) mutatnak. Ez arra utal, hogy növényi modelljeinkben a PUFA-kat leginkább a FAD2/FAD3 rendszer állítja elő az ER-ben, a FAD6/FAD7 pár plasztidákban csak csekély, de jelentős előnnyel jár. Ez az összetétel nagyon különbözik a levelekben, ahol a galaktolipidek a glicerin 24 több mint 60% -át képviselik, ami arra utal, hogy a FAD2 és a FAD3 nem lehet a legfontosabb PUFA-szolgáltató ezekben a szövetekben.

( A ) egy reprezentatív kísérlet, amely a friss tömeg és a lipidek fejlődését mutatja be a sejtek friss táptalajra történő áthelyezése után. A 7. napon a sejtszuszpenzió alikvot részét friss friss táptalajba helyeztük egy új növekedési ciklus céljából. A zsírsav-elemzéshez naponta vettünk egy alikvot részt. ( B ) az FA fő eloszlása ​​az A) pontban leírt módon tenyésztett Sycamore sejtekben.

Teljes méretű kép

8 napos növekedés után mértük a friss súlyt és a zsírsaveloszlást. A kezdeti friss tömeg 1,5 ± 0,2 g volt minden tenyészet esetében. ( A ) korrelációs görbe a 18: 1 arány és az Arabidopsis calli friss súlya között. ( B ) korrelációs görbe a PUFA arány (18: 2 + 18: 3) és a friss Arabidopsis calli súly között. Az R2 korrelációs tényezőket lineáris regresszióval számoltuk GraphPad Prism szoftverrel. ( C vagy a Pi jelenlétében vagy hiányában tenyésztett tenyészetekben az összes FA ( D ) a fő poláros glicerin-lipidek (MGDG és DGDG a fő galaktolipidek esetében; PC és PE ​​a fő foszfolipidek esetében) és a semleges lipidek (DAG és TAG) eloszlása ​​a Pi jelenlétében vagy hiányában tenyésztett kultúrákban. ( E ) A Pi jelenlétében vagy hiányában tenyésztett kultúrák nagy glicerin-lipidjeiben (MGDG, DGDG, PC és PE) és semleges lipidjeiben (DAG és TAG) 18: 1 arány és PUFA. Az adatok három biológiai replikátum átlagai ± SD minden állapotra. Statisztikai szignifikáns különbségek (P

Az FA PC és DGDG részletes eloszlása ​​Arabidopsis calliban (+ Pi) vagy (-Pi) foszfát nélkül ( A ) vagy Arabidopsis sejtszuszpenziók tenyészeteiben, amelyek gyors vagy lassú növekedési sebességet mutatnak ( B ). Az adatok három biológiai replikátum átlagai ± SD minden állapotra. Statisztikai szignifikáns különbségek (P

( A ) 18: 1 és PUFA (18: 2 + 18: 3) eloszlás 80 órán át tenyésztett sejtekben kontroll tápközegben vagy Pi nélkül. ( B ) A FAD expressziós szintek qPCR meghatározása 80 órán keresztül tenyésztett sejtekben kontroll vagy Pi-mentes táptalajban. Az eredményeket az eredeti kontroll körülményekhez viszonyított változásokként fejezzük ki. Az adatok három biológiai replikátum átlagai ± SD minden állapotra. A statisztikailag szignifikáns különbségek azonban (P 11.) A szójababban a lipidszintézis sebessége lassú, összehasonlítva más olajos magvakkal 11, és más növényeknél eltérő lehet a helyzet. Az egész növényt figyelembe véve a helyzet szövetenként is változhat, az osztástól függően Az itt elemzett sejttenyészetekben a 18: 1 mennyisége csökkent, mivel az osztódás mértéke csökkent (lásd 1. ábra), ami azt jelzi, hogy a FAD aktivitások ebben az állapotban nem voltak vagy csak korlátozottak voltak.

Ezek az eredmények arra is utalnak, hogy a telítetlenség szintje kultúránként változhat, és ezek a változások a növekedési ráták kicsi eltéréseiből származnak. Tehát minden olyan kezelés, amely befolyásolja a sejtnövekedés vagy -osztódás sebességét, befolyásolhatja a telítetlenség szintjét, amennyiben ez nem befolyásolja a lipidszintézis és/vagy a FAD-expresszió vagy -szabályozás sebességét. A Pi-re korlátozott magasabb üzemekben az FA növekedése és termelése erőteljesen csökken 23. A pi korlátozása nem befolyásolta a FAD2, FAD3, FAD6 és FAD7 génexpresszióját, és a globális telítetlenség szintje és a növekedési sebesség közötti számított korrelációs tényezők hasonlóak voltak a teljes mérsékelt növekedési körülmények között kapott értékekhez (összehasonlítva a 2. és 3. ábrát) ). Így ez a tanulmány azt sugallja, hogy a FAD2 és FAD3 általi lipid deszaturáció gyorsan elkülönülő rendszerekben nem érheti el az egyensúlyi állapotot, és a növekedési sebesség által meghatározott variációknak lehet kitéve. A FAD2/FAD3 aktivitások és a sejtproliferáció sebessége közötti in vivo összefüggés ezért a PUFA szintjét is meghatározza, mint a sejtek érettségének és a növények öregedésének jellegzetes jellemzőjét.

( A ) korrelációs görbe 18: 2 és a folyékony közegben Pi-vel vagy anélkül termesztett iszap friss tömege között. ( B ) megegyezik A-val, de 18: 3-nál. A kezdeti friss tömeg 1,5 ± 0,2 g volt minden tenyészetnél, és a biomassza alakulását 8 napos növekedés után mértük. ( C ) korrelációs görbe 18: 2 és a sejtszuszpenziós tenyészetek friss tömege között. ( D ) megegyezik a C értékkel, de 18: 3 arányban. A biomasszát 3 nap tenyésztés után mértük, és a kísérlet kezdetén a kezdeti friss tömeg 30 ± 5 mg/ml volt. Az R2 korrelációs tényezőket lineáris regresszióval számoltuk GraphPad Prism szoftverrel.

Teljes méretű kép

mód

Sejtkultúrák

Az Acer pszeudoplatin sejteket szuszpenziós tenyészetekként tenyésztettük a korábban meghatározott táptalajban32. A sejteket 250 ml-es tenyészetben tartottuk függőleges rotációs rázógépen (125 fordulat/perc) 22 ° C-on. A sejteket 7 naponta szubkultúráztuk a fent leírtak szerint. Minden időpontban körülbelül 0,4 g sejtet gyűjtöttünk össze, szűrtünk a táptalaj eltávolítására, lemértük és folyékony nitrogénben lefagyasztottuk lipidelemzés céljából.

Az Arabidopsis thaliana sejteket (Columbia ökotípus) szuszpenziós tenyészetekként (200 ml) tenyésztettük Murashige és Skoog táptalajban (MSP09-50LT, Caisson Laboratories, Inc., USA) foszfátok (Pi) nélkül és 1,5% (w/w) -val kiegészítve. v) szacharóz, 1,2 mg l-1 2, 4-diklór-fenoxi-ecetsav, 50 mg l-1 kálium-monohidrogén-foszfát és 39 mg l-1 kétbázisú kálium-foszfát. A tenyészeteket folyamatos fényben (100 μE m-2 s -1) tartottuk 22 ° C-on, és rotációs rázással 125 fordulat/perc sebességgel rázattuk. A sejteket 7 naponta szubkultúráztuk 30 mg ml-1 kezdeti sejtsűrűséggel. Mindegyik időpontban körülbelül 0,5 g sejtet gyűjtöttünk össze, szűrtünk a táptalaj eltávolítására, lemértük és folyékony nitrogénben lefagyasztottuk lipidelemzés céljából.

A Calli Arabidopsis thaliana-t (Columbia ecotype) az Arabidopsis rozetta kéthetes leveleinek mezofillszövetéből nyertük, és 3% -kal kiegészített Murashige és Skoog táptalajt (MSP09-50LT, Caisson Laboratories, Inc., USA) tartalmazó agarlemezeken növesztettük. (w/v).) szacharóz, 1,2 mg L-1,2, 4-diklór-fenoxi-ecetsav, 50 mg kálium-monohidrogén-foszfát és 39 mg l-1 kétbázisú kálium-foszfát. Minden kísérlethez körülbelül 1,5 g iszapot távolítottunk el az agarlemezről, és Murashige és Skoog folyékony táptalajban szuszpendáltuk Pi-vel vagy anélkül (Caisson Laboratories, Inc., USA), 1,5% (w/v) szacharózzal és 1,2 mg-mal kiegészítve. . 1-1 2,4-diklór-fenoxi-ecetsav. Minden idõpontban alikvot részeket vettünk a kalluszszuszpenziós tenyészetekbõl, szûrve eltávolítottuk a táptalajt, és az iszapot lemértük és folyékony nitrogénben lefagyasztottuk lipidelemzés céljából.

Lipid elemzés

További részletek

Hogyan lehet idézni ezt a cikket: Meï, C. és mtsai. A többszörösen telítetlen zsírsavszintek korrelálnak a növényi sejttenyészetek növekedési sebességével. Sci. ismétlés. 5., 15207; doi: 10, 1038/srep15207 (2015).

Hozzászólások

Megjegyzés benyújtásával elfogadja az Általános Szerződési Feltételeinket és a közösségi irányelveket. Ha bármi sértőnek vagy összeegyeztethetetlennek tűnik a feltételeinkkel vagy irányelveinkkel, jelölje meg nem megfelelőként.