細胞の進化を無視する酵素の発見 (URI-led study finds two classes of enzymes ignore common rule of evolution)

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2025-01-07 ロードアイランド大学

ロードアイランド大学(URI)の生物科学教授アリソン・ロバーツ氏らの研究チームは、植物がセルロース微小繊維を生成する際、従来知られていたCESA酵素だけでなく、CSLD酵素も利用していることを発見しました。この発見は、植物の成長や病害抵抗性の理解を深め、繊維産業や再生可能エネルギー分野への応用が期待されます。研究では、コケ植物「Physco」を用いてCESA酵素を全て除去したところ、植物は生存可能であり、CSLD酵素がCESA酵素と同様のセルロース微小繊維を生成することが確認されました。さらに、両酵素が500百万年以上にわたり類似した機能を維持していることも明らかになりました。今後、CSLDとCESA酵素の細胞膜内での動きや制御の違いを詳しく調査する予定です。

<関連情報>

植物におけるセルロースミクロフィブリル生合成の代替ルート An alternate route for cellulose microfibril biosynthesis in plants

Eric M. Roberts, Kai Yuan, Arielle M. Chaves, Ethan T. Pierce, […], and Alison W. Roberts
Science Advances  Published:13 Dec 2024
DOI:https://doi.org/10.1126/sciadv.adr5188

細胞の進化を無視する酵素の発見 (URI-led study finds two classes of enzymes ignore common rule of evolution)

Abstract

Similar to cellulose synthases (CESAs), cellulose synthase–like D (CSLD) proteins synthesize β-1,4-glucan in plants. CSLDs are important for tip growth and cytokinesis, but it was unknown whether they form membrane complexes in vivo or produce microfibrillar cellulose. We produced viable CESA-deficient mutants of the moss Physcomitrium patens to investigate CSLD function without interfering CESA activity. Microscopy and spectroscopy showed that CESA-deficient mutants synthesize cellulose microfibrils that are indistinguishable from those in vascular plants. Correspondingly, freeze-fracture electron microscopy revealed rosette-shaped particle assemblies in the plasma membrane that are indistinguishable from CESA-containing rosette cellulose synthesis complexes (CSCs). Our data show that proteins other than CESAs, most likely CSLDs, produce cellulose microfibrils in P. patens protonemal filaments. The data suggest that the specialized roles of CSLDs in cytokinesis and tip growth are based on differential expression and different interactions with microtubules and possibly Ca2+, rather than structural differences in the microfibrils they produce.

生物化学工学
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