Cellular Verarbeitung von Proteinen gefunden in kongolesischen KindergeburtsTea

Viele Pflanzen erzeugen Verbindungen, die als Verteidigung gegen Räuber oder Krankheitserreger dienen . Einige sind auch von Menschen für eine Vielzahl von nützlichen Zwecken, wie in der Medizin verwendet . Noch in den frühen 1990er Jahren eine einzigartige Klasse von Proteinen, bisher unbekannte , die Wissenschaft , die Cyclotide , entdeckt wurde. Zunächst ist festzustellen , durch afrikanische Stammes Verwendung als Tee gegeben zu beschleunigen Lieferung während der Geburt, Cyclotide wurden inzwischen entschlossen, als insektizide und nematizide Verteidigung in den Werken , die sie produzieren zu dienen, und sie haben auch Anti-HIV und antimikrobielle Eigenschaften , mit offensichtliche Vorteile für den Menschen. Allerdings sind die Wissenschaftler noch an viel Entriegeln der Grundlagenforschung dieser faszinierenden Proteine, einschließlich , wie sie funktionieren und wo in der Pflanzenzelle sie produziert werden .

Unter den Wissenschaftlern mit Interesse an Cyclotide sowie andere Immunproteine​​, ist Marilyn Anderson von Latrobe University, Australien .

" Cyclotide sind kleine zyklische Peptide von nur 28 bis 37 Resten, die meisten Pflanzenbiologen können nicht gehört haben , doch sind sie die größte Familie der bisher in jedem Organismus beschriebenen zyklischen Proteine ​​bilden ", erklärt Anderson. "Cyclic Cyclotide sind weit verbreitet in Mitgliedern der Rubiaceae , Violaceae , Cucurbitaceae und Fabaceae Familien noch linear Cyclotide werden auch von großen Monokotyledonen wie Reis, Mais und Gerste hergestellt . "

"Die große Frage ist, was tun sie? " fährt sie fort. " Wir haben herausgefunden , dass einige hohe insektizide und nematizide Moleküle , aber es ist wahrscheinlich, dass einige andere Funktionen noch nicht beschriebene ".

Tatsächlich haben cycolotides eine einzigartige Form von drei Disulfidbrücken und einer resultierenden Peptid-Rückgrat , die Verdrehungen wie Weise, dass ein Cystinknoten herzustellen. Diese zyklische Konfiguration bietet das Protein mit einer sehr stabilen Struktur , die schwer zu brechen ist - das ist, wie es seine biologische Aktivität beibehält , obwohl beispielsweise verwendet, die hohen Temperaturen , um den Tee verwendet werden, um der Geburt im Kongo zu unterstützen brauen.

" Der Tee , genannt Kalata Kalata wurde durch Kochen der Blätter vorbereitet, damit der aktive Bestandteil hatte stabil zum Kochen , aber auch Durchgang durch den menschlichen Darm-Trakt , wo ausreichende Mengen wurden in den Blutkreislauf aufgenommen , um die Gebärmutter zu stimulieren ", erklärt Anderson . " Einige Jahre nach der Verwendung wurde festgestellt , 1995 , die Struktur Kalata B1, der aktive Bestandteil von dem Tee, gelöst wurde und seine cyclische Struktur entdeckt. "

Seitdem Anderson, in Zusammenarbeit mit anderen Forschern hat entdeckt, dass Cyclotide sind Gen codiert - und in der Tat werden durch ein einziges Gen , das zu der Zeit einzigartig für einen zyklischen Protein aus einer eukaryontischen war verschlüsselt - und weiter zu untersuchen, wie Pflanzen machen diese cyclischen Peptide . Ihre jüngste Entdeckung ist in der Dezember-Ausgabe des American Journal of Botany veröffentlicht . Sie und ihre Kollegen erfolgreich bestimmt, wobei in der Pflanzenzelle die cyclotide Kalata B1 erzeugt wird und wie die Vorläuferprotein , Oak1 , wird in den entsprechenden Bearbeitungsstelle gerichtet * .

Kalata B1 wird in den Blättern gefunden Oldenlandia affinis( Rubiaceae ) und , wie bei allen Proteinen besteht aus Bausteinen aus Aminosäuren zusammengesetzt in einem genetisch festgelegten Reihenfolge . Das Vorläuferprotein zu Kalata B1, genannt Oak1 , ist linear und besteht aus einer Reihe von Bereichen gemacht , das Herzstück von denen enthält ein cyclotide Domäne zwischen der N- und C-terminalen Segmente eingeklemmt. Andere cyclotide Vorläufer können bis zu drei cyclotide Domänen enthalten .

Anderson und Mitautoren verwendet einen neuen Ansatz , um zu bestimmen , wo in der Pflanzenzelle das Vorläuferprotein geschickt und Segment für die Signalsequenz für die Leitung dort verantwortlich enthalten . Sie teilen sich das Vorläuferprotein Oak1 bis in seine Einzelteile und verschlagwortet jedes Segment mit dem grün fluoreszierenden Protein (GFP) . Sie übertrugen dann die verschiedenen Konstrukte in Agrobacterium , injiziert das Agrobacterium in lebende Blätter von Nicotiana benthamiana , und zwei Tage später injiziert einen Farbstoff optisch hervorzuheben , die Plasmamembran und die intrazellulären Membranen wie Tonoplasten , die die Vakuole umgibt.

Ihr erstes Ergebnis war, dass das Vorläuferprotein Oak1 wurde zur Vakuole gesendet zu verarbeiten. Wenn unter einem Mikroskop betrachtet , Zellen, die mit dem Oak1 - GFP-Konstrukt injiziert hatte Vakuolen , die vollständig mit fluoreszierenden grünen Farbstoff gefüllt waren .

Dies war eine sehr aufregende Entdeckung , weil Enzyme vermutet, eine Schlüsselrolle in der RingbildungCyclotide spielen sind natürlich in der Vakuole gefunden. Diese beiden Informationen führte die Autoren zu dem Schluss, dass die Vakuole muss der Ort, an dem Oak1 in Kalata B1 umgewandelt werden .

Aber wie ist das Vorläuferprotein zur Vakuole geleitet ?

Wenn die Autoren sahen Zellen mit den verschiedenen Konstrukten injiziert , fanden sie , daß die einzigen Zellen, die grüne fluoreszierende Vakuolen hatten, waren solche, die Konstrukte mit Segmenten des Oak1 Vorläuferprotein , Propeptide von der N- terminalen Region enthalten . Somit , während die C -terminale Segment des Vorläuferproteins ist kritisch für die Bildung der Ringstruktur , erhalten die N- terminalen Segmente an die entsprechende Cyclisierung Verarbeitungsort .

Genau zu wissen , wie das Vorläuferprotein an seine Zielstelle ( Vakuole ), wo die cyclotide Domäne wird ausgeschnitten und die Ligation der N- und C-Termini gerichtet auftritt ist ein kritischer Schritt beim Verstehen der Biologie dieser Proteine ​​.

" Nach der Durchführung der in diesem Dokument beschriebenen Forschung" Anderson kommt zu dem Schluss : "Wir wissen jetzt, dass die Cyclisierungsreaktionen in der Vakuole und treten in diesem bietet mehr Einblick in die pH-Bedingungen für die Cyclisierung erforderlich und unterstützt unsere Hypothese, dass die Vakuole Enzym Asparaginyl Endoproteinase ist die entscheidende Enzym beteiligt. "