論文アブストメモリーズ #1
こんにちは。おにぎりベンゼンです。
アブストラクト紹介の件については、この直前に書いた記事を参考にしてください。
では、早速第一弾。
2015年にPlant science : an international journal of experimental plant biologyに投稿された論文です。
タイトルは、Proteomic analysis of changes in the Kandelia candel chloroplast proteins reveals pathways associated with salt tolerance. 「プロテオミクスによるカンデリアカンデの葉緑体タンパク質の変化解析から、耐塩性に関連するパスウェイが明らかになった。」です。
アブストラクト、及びその和訳をまずは載せます。その後、それを図式化したものを載せます。
The plant chloroplast is one of the most sensitive organelles in response to salt stress. Chloroplast proteins extracted from seedling leaves were separated by two-dimensional gel electrophoresis (2-DE). More than 600 protein spots could be distinguished on each gel. Fifty-eight differentially expressed protein spots were detected, of which 46 could be identified through matrix-assisted laser desorption ionization time-of-flight/time-of-flight mass spectrometry (MALDI-TOF/TOF-MS). These proteins were found to be involved in multiple aspects of chloroplast metabolism pathways such as photosynthesis, ATP synthesis, detoxification and antioxidation processes, nitrogen assimilation and fixation, protein metabolism, and tetrapyrrole biosynthesis. The results indicated that K. candel could withstand up to 500 mM NaCl stress for a measured period of 3 days, by maintaining normal or high photosynthetic electron transfer efficiency and an only slightly stimulated Calvin cycle. Meanwhile, we found that ROS scavenging, nitrogen assimilation, protein degradation and chaperone function in chloroplasts were also of importance for salt tolerance of K. candel. The ultrastructural and physiological data agree with chloroplast proteome results. These findings allow further exploration of our knowledge on salt adaptation in woody halophytes and may contribute to the development of more salt-tolerant plants in the future.
植物の葉緑体は、塩ストレスに対して最も敏感なオルガネラの一つである。実生の葉から抽出した葉緑体タンパク質を二次元ゲル電気泳動（2-DE）により分離した。各ゲルで600以上のタンパク質スポットを識別することができた。そのうち46個はマトリックス支援レーザー脱離イオン化飛行時間型質量分析計（MALDI-TOF/TOF-MS）により同定することができた。これらのタンパク質は、光合成、ATP合成、解毒・抗酸化プロセス、窒素同化・固定、タンパク質代謝、テトラピロール生合成など、葉緑体代謝経路の様々な側面に関与していることが分かりました。その結果、K. candelは500 mM NaClストレスに3日間耐えることができ、光合成電子伝達効率は正常または高く、カルビンサイクルはわずかに刺激された程度であることがわかった。一方，葉緑体における活性酸素消去，窒素同化，タンパク質分解，シャペロン機能なども，K. candelの耐塩性に重要であることがわかった。超微細構造および生理学的データは、葉緑体プロテオームの結果と一致する。これらの知見は，木本系塩生植物における塩適応に関する知見をさらに深めることを可能にし，将来的にはより耐塩性の高い植物の開発に貢献することが期待される。
マングローブって植物の名前じゃないんですね。
マングローブは、熱帯・亜熱帯地方の潮間帯（海水と真水が入り交じる場所、汽水域ともいう）に多く生息する樹木類の総称です。塩類が存在する場所でも生きるため、耐塩性のモデル植物として使われています。
この論文では、どうやら塩存在化においても葉緑体での代謝経路が維持されるような機構が見つかったようですね。一般的に、植物が有する耐塩性は、塩類が引き起こすイオン・浸透圧ストレスに耐えるための、浸透圧調節物質（プロリンやオノニトールといった糖アルコール類）の合成及び膜輸送体の活性化を含みます。葉緑体が塩存在化でどのように変化し、耐塩性にどのような影響を及ぼすのかについては不明な点が多いですが、この論文で、タンパク質レベルでの葉緑体の状態が明らかになりました。
近年の質量分析計は良い仕事をしますね～。私も使ってみたいです。
ちなみにMALDI-TOF/TOF-MSのMALDIはマトリックス支援レーザー脱離イオン化(英: Matrix Assisted Laser Desorption / Ionization, MALDI)のことらしく、島津製作所の田中耕一さんを中心に開発されたようです。田中さんはその後ノーベル化学賞を受賞されているようですね。
MALDI法では、マトリックスと呼ばれる粘稠性に富んだ液体と混合したサンプルに、レーザーを勢いよく照射します。すると、気化したサンプルとマトリックスが化学反応を起こし、サンプルのイオン化が達成されます。この性質上、タンパク質などの分子量の大きな物質の測定に向いていると言われています。
引用元
Wang, L., Pan, D., Li, J., Tan, F., Hoffmann-Benning, S., Liang, W., & Chen, W. (2015). Proteomic analysis of changes in the Kandelia candel chloroplast proteins reveals pathways associated with salt tolerance. Plant science : an international journal of experimental plant biology, 231, 159–172. https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2014.11.013
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