花を作るために必要な予想外のタンパク質相互作用 Ars Technica

残業の長所と短所 フルタイムで働くことに加えて、追加の仕事を引き受けることは熱く議論されています。 しかし、生物学では、個々のタンパク質が複数の機能を実行することが多いため、残業は珍しくありません。 何年もの間、科学者たちは、異常な花器官 (UFO) タンパク質が余分な照明をしているように見えることを知っていました.

タンパク質の構造に基づいて、植物におけるその役割は破壊のためにタンパク質を標的にしていると考えられています. しかし、葉のタンパク質（LFY）と連携して花の形成を助けます. フランスの科学者チームは、このタンパク質がどのように 2 つの役割を果たすかを明らかにしました。

花とUFO

花の形成に関しては、葉のタンパク質 (LFY) が重要な要素です。 花は、萼片、花弁、雄しべ、心皮と呼ばれる部分が渦巻き状に並んでできています。 単独で、または他のタンパク質と組み合わせて作用する LFY タンパク質は、これらの各部分の形成に必要な遺伝子を活性化する役割を果たします。 LFY は UFO と結合して、花びらと雄しべの形成を助けます。

による 勉強 主執筆者である CNRS とグルノーブル アルプス大学のフランソワ バルシーは、UFO-LFY のメカニズムを解明するのに 25 年以上かかった理由は、「UFO タンパク質の見当違いの性質」によるものだと述べた。

異物は、他のタンパク質のレベルを調節する F ボックス ドメインと呼ばれるアミノ酸のパターンによって特徴付けられる約 700 のタンパク質のグループに属します。 異物は他のタンパク質を破壊するようにマークする、と Barsi 氏は述べた。 [some] と呼ばれる細胞機械 [a] プロテアソームはタグを認識し、タンパク質を何百もの断片に切断します。」

したがって、UFO は破壊の LFY の略でもあると思われるかもしれません。 通常、LFY タンパク質も分解するはずです。 しかし、LFY の場合、異物はまったく異なる機能を持っていることがわかりました。つまり、LFY だけではアクセスできない DNA の領域に結合するという機能です。

LFY と UFO が出会うと、花弁と雄しべを形成するために必要な遺伝子の近くに DNA がくっつきます。

Parsi と彼のチームは、昆虫細胞で異物タンパク質を大量生産することにより、4 年前に研究を開始しました。 「異物は人工的に生成するのが最も難しいタンパク質の 1 つであるため、これは非常に困難でした」と Barsi 氏は述べています。

花があるところならどこでも

異物は、LFY と連携するために他のタンパク質を破壊する必要がないことが判明しました。 次に、パートナータンパク質の分解に関与するFボックスドメインを削除することにより、それを変更しました。 驚いたことに、推定上の主な機能が失われているにもかかわらず、このタンパク質は依然として LFY タンパク質とうまく機能することを発見した.この実験により、UFO タンパク質は破壊のためにタンパク質を標的とする以外の機能をほとんど実行しないことが明らかになった.

このアドオンには、Levy がラッチする DNA 配列の変更が含まれているようです。 研究者は、電子顕微鏡を使用して、LFY と UFO とそれらが結合する DNA の領域との間の相互作用の 3D 構造を得ました。 Parcy によると、UFO と LFY が一緒に働くと、花弁と雄しべの形成に関与する DNA の領域に引っかかることができます。 これらのタンパク質はどれも、単独でこの DNA にラッチすることはできません。

「これは、各タンパク質がDNAの領域に弱く接触する能力を持っている一方で、結合するとその強度を高め、新しいDNAテンプレートとの相互作用につながることを意味します.

LFY-UFO アソシエーションは、すべての顕花植物に存在します。 また、イネでは、LFY と UFO という 2 つのタンパク質がくっついて DNA の新しい領域に結合できるようになり、その結果、穂と呼ばれる穀粒を持つ植物の部分が発達します。

あなたはここで何をしているの？

パーシーによれば、なぜUFOタンパク質がLFYとの相互作用において何の役割も果たさないFボックスドメインを保持し続けている理由は現在のところわかっていません.

「このドメインがまったく役に立たないのであれば、進化はそれを取り除いたでしょう。それがまだそこにあるという事実は、それがまだ発見されていない役割を持っていることを意味します。おそらく、UFOは他のタンパク質を分解する役割を果たしています。私たちは知りません。しかし、確かに言えることは、この機能は花弁や雄しべを作るのに必要ではないということです。」

しかし、花にまつわる謎はそれだけではありません。 大きな謎の 1 つは、特に LFY と UFO の関係が最初の花よりも前にあるように見えることを考えると、花の起源の原因です。 私たちの研究は、この共有メカニズムが針葉樹などの裸子植物やシダにすでに存在していたことを示しています。 「花がなかったとき、彼女は別の役割を持っていたに違いない」とバルシは言った.

花が 1 億 3000 万年以上前に誕生した理由についてはいくつかの仮説がありますが、その答えはまだわかりません。

余分な仕事をしているタンパク質は UFO だけではありません。 バーミンガム大学の植物科学教授である Christine Foer によると、多くのタンパク質は、最初に説明された機能以外にも重要な機能を果たします。

「タンパク質は複雑な分子であり、修飾と細胞の異なる部分間を移動する能力の点で非常に柔軟です。追加の照明の利点は、単一のタンパク質がどのように構成されているかに応じて複数の機能を実行できることです」とフォイヤーは述べました。いいえ。 研究の一部。

Nature’s Plants、2023年。DOI: 10.1038 / s41477-022-01336-2