新しいタンパク質は、食虫植物が獲物を感知して捕らえるのを助ける

新しいタンパク質は、食虫植物が獲物を感知して捕らえるのを助ける

ソークの科学者らによる研究は、植物がどのように接触を感知するかを説明するのに役立ち、医療応用できる可能性がある

【ラホヤ】ハエトリグサが羽を閉じるには、昆虫の羽のブラシをかけるだけで十分だが、これらの植物がどのように接触を感知して反応するのかという生物学は、特に分子レベルでまだ十分に理解されていない。 今回、ソーク研究所とスクリップス研究所の科学者らによる新たな研究により、ハエトリソウや他の食虫植物の接触感受性に関与する重要なタンパク質と思われるものが特定された。

この調査結果は、16年2021月XNUMX日にジャーナルに掲載されました。 eLife、長い間植物学者を困惑させてきた重要なプロセスを説明するのに役立ちます。 これは、科学者があらゆる種類の植物が機械的刺激をどのように感知して反応するかをより深く理解するのに役立つ可能性があり、また、ニューロンなどの人間の細胞を機械的に刺激する医療療法にも応用できる可能性があります。

「植物が接触を感知することはわかっています」と共著者は言う ジョアン・チョリー、ソークの植物分子細胞生物学研究所の所長であり、植物生物学のハワード・H.およびマリアム・R.ニューマン・チェアの保持者。 「ハエトリグサは接触に対して非常に速い反応を示し、これまで歴史的にほとんど理解されていなかった感覚様​​式を研究する機会を提供します。

科学者たちは長い間、ハエトリグサや食虫植物に魅了されてきました。 チャールズ・ダーウィンは一冊の本を彼らに捧げました。 しかし、これまでの研究ではその奇妙な葉の構造メカニズムが検討されてきたが、葉が細胞レベルでどのように機能するかについてはあまり知られていない。 その理由の一つは、ハエトリソウの研究が難しいためです。 ハエトリソウは成長が極めて遅く、ハエトリソウのゲノムは最近まで解読されていなかったため、より深い遺伝子研究への扉が開かれた。

「非常に珍しいため、人々は何百年もの間これらの植物に興味を持ってきました。そのため、全体的な巨視的なレベルではかなりのことが知られていますが、分子の詳細を解明するのは困難でした」とカール・プロッコ氏は言う。 、ソークの植物分子細胞生物学研究所のスタッフ科学者。

新しい研究では、著者らは遺伝子的に同一の植物を得るために挿し木からクローンハエトリソウを育てた。 次に、これらの植物から何千もの微細な接触感知誘発毛を慎重に切り取り、配列決定技術を使用して毛にどのタンパク質が最も豊富に含まれているかを特定しました。

これまでの研究に基づいて、彼らは、接触の感知に関与するタンパク質が細胞内に電流を流す能力を持っている可能性が高いことを知っていました。 案の定、このタイプのタンパク質は毛髪に含まれるタンパク質の中で 1 番目に一般的なタイプでした。 科学者たちは新しいタンパク質をFLYCATCHERXNUMXと名付けた。 このタンパク質をテストするために、スクリップス研究所の同僚たちはそれを哺乳動物の細胞に入れました。 細胞に触れると電流が発生して反応し、このタンパク質が機械的刺激に敏感であることが証明された。

研究チームは、ハエトリグサの近縁種である食虫植物であるモウセンゴケの触手に同じタンパク質を発見した。 モウセンゴケでは、これらの粘着性の触手が苦闘する昆虫の動きを感知し、葉を刺激して丸めて獲物を捕まえます。

「これらの発見は、FLYCATCHER1タンパク質がハエトリソウの引き金毛と、接触を感知して反応する植物のメカニズムにおいて重要な役割を果たしているというさらなる証拠です」とチョリー氏は言う。

次のステップとして、研究著者らは「ノックアウト」テストを実施し、タンパク質を欠いた遺伝子組み換えハエトリソウを栽培したいと考えている。 これらのハエトリソウが接触を感知できない場合、FLYCATCHER1 タンパク質が原因であることが決定的に証明されます。

この研究の他の著者は、Swetha E. Murthy、William T. Keenan、Seyed Ali Reza Mousavi、Adam Coombs、および Scripps Research の Ardem Patapoutian です。 ソークのツェガエ・ダビ。 イリノイ大学アーバナ・シャンベーン校のエリック・プロッコ氏。 サンディエゴ大学のリサ・ベアード氏。

この研究は、国立衛生研究所とハワード・ヒューズ医学研究所の支援を受けました。 追加の資金は、ジョージ E. ヒューイット医学研究財団とサンディエゴ大学によって提供されました。