ЭКСПРЕССИЯ РЕКОМБИНАНТНЫХ БЕЛКОВ-РЕЦЕПТОРОВ SYM10 И SYM37 PISUM SATIVUM, ВОВЛЕЧЕННЫХ В СВЯЗЫВАНИЕ ЛИПОХИТООЛИГОСАХАРИДОВ NOD-ФАКТОРОВ


Цитировать

Полный текст

Аннотация

При бобово-ризобиальном симбиозе Nod-факторы, выделяемые ризобиями, запускают комплекс специфичных ответов в эпидермисе, перицикле и коре корня растения, тем самым обеспечивая основу для последующего развития инфекции и морфогенеза клубеньков. Nod-факторы проявляют свою биологическую активность при низких концентрациях, а специфичность ответов зависит от структурных особенностей этих молекул, что указывает на наличие у бобовых растений высокоаффинных рецепторов к Nod-факторам. Анализ мутантов гороха, позволил выявить гены, которые необходимы для развития симбиоза и среди них PsSym10 и PsSym37, кодирующие рецептор-подобные киназы с LysM-мотивами (LysM-РПК) во внеклеточном домене. Предполагается, что эти белки могут быть потенциальными рецепторами к Nodфакторам. Однако экспериментальные доказательства связывания Nod-факторов с выявленными LysM-РПК, которые должны подтвердить биохимическую функцию рецепторов, отсутствуют. Главным образом, это связано с трудностью выделения мембранных рецепторов. В представленной работе впервые осуществлена экспрессия в бактериальных клетках белков SYM10 и SYM37, оптимизированы условия очистки рекомбинантных белков и получены специфичные антитела для дальнейшего иммуноферментного анализа двух LysM-РПК в бобовых растениях.

Об авторах

Елена Анатольевна Долгих

Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной микробиологии, Санкт-Петербург, РФ

Email: dol2helen@yahoo.com

Ирина Викторовна Леппянен

Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной микробиологии, Санкт-Петербург, РФ

Email: leppyanen_irina@rambler.ru

Владимир Александрович Жуков

Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной микробиологии, Санкт-Петербург, РФ

Email: zhukoff01@yahoo.com

Виктор Евгеньевич Цыганов

Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной микробиологии, Санкт-Петербург, РФ

Email: viktor_tsyganov@arriam.spb.ru

Игорь Анатольевич Тихонович

Всероссийский научно-исследовательский институт сельскохозяйственной микробиологии, Санкт-Петербург, РФ

Email: arriam@arriam.spb.ru. contact@arriam.spb.ru Podbelskiy Ch., 3, Saint-Petersburg, Pushkin-8

Список литературы

  1. Ane J.-M., Kiss G. B., Riely B. K. et al., 2004. Medicago truncatula DMI1 required for bacterial and fungal symbioses in legumes // Science. Vol. 303. P. 1364-1367.
  2. Ardourel M., Demont N., Debelle F. D. et al., 1994. Rhizobium meliloti lipooligosaccharide nodulation factors: different structural requirements for bacterial entry into target root hair-cells and induction of plant symbiotic developmental responses // Plant Cell. Vol. 6. P. 1357-1374.
  3. Ben Amor B., Shaw S. L., Oldroyd G. E. D. et al., 2003. The NFP locus of Medicago truncatula controls an early step of Nod factor signal transduction upstream of a rapid calcium flux and root hair deformation // The Plant Journal. Vol. 34. P. 1-12.
  4. Bateman A., Bycroft M., 2000. The structure of a LysM domain from E. coli membrane-bound lytic murein transglycosylase D (MltD) // J. Mol. Biol. Vol. 299. P. 1113-1119.
  5. Bertani G., 1951. Studies on lysogenesis. I. The mode of phage liberation by lysogenic Escherichia coli // J. Bacteriol. Vol. 62. P. 293-300.
  6. Birkeland N. K., 1994. Cloning, molecular characterization, and expression of the genes encoding the lytic functions of lactococcal bacteriophage phi LC3: a dual lysis system of modular design // Can. J. Microbiol. Vol. 40. P. 658-665.
  7. Borisov A. Y., Barmicheva E. M., Jacobi L. M. et al., 2000. Pea (Pisum sativum L.) mendelian genes controlling development of nitrogen-fixing nodules and arbuscular mycorrhiza // Czech J. Genet. Plant Breed. Vol. 36. P. 106-110.
  8. Catoira R., Galera C., de Billy F. et al., 2000. Four genes of Medicago truncatula controlling components of a Nod factor transduction pathway // Plant Cell. Vol. 12. P. 1647-1665.
  9. Catoira R., Timmers A. C. J., Maillet F. et al., 2001. The HCL gene of Medicago truncatula controls Rhizobiuminduced root hair curling // Development. Vol. 128. P. 1507-1518.
  10. Ehrhardt D. W., Atkinson E. M., Long S. R., 1992. Depolarization of alfalfa root hair membrane potential by Rhizobium meliloti Nod factors // Science. Vol. 256. P. 998-1000.
  11. Ehrhardt D. W., Wais R., Long S. R., 1996. Calcium spiking in plant root hairs responding to Rhizobium nodulation signals // Cell. Vol. 85. P. 673-681.
  12. Endre G., Kereszt A., Kevei Z. et al., 2002. A receptor kinase gene regulating symbiotic nodule development // Nature. Vol. 417. P. 962-966.
  13. Heidstra R., Bisseling T., 1996. Nod factor-induced host responses and mechanisms of Nod factor perception // New Phytologist. Vol. 133. P. 25-43.
  14. Imaizumi-Anraku H., Takeda N., Charpentier M. et al., 2006. Plastid proteins crucial for symbiotic fungal and bacterial entry into plant roots // Nature. Vol. 433. P. 527-531.
  15. Joris B., Englebert S., Chu C. P. et al., 1992. Modular design of the Enterococcus hirae muramidase-2 and Streptococcus faecalis autolysin // FEMS Microbiol. Lett. Vol. 70. P. 257-264.
  16. Kanamori N., Madsen L. H., Radutoiu S. et al., 2006. A nucleoporin is required for induction of Ca2+ spiking in legume nodule development and essential for rhizobial and fungal symbiosis // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. Vol. 103. P. 359-364.
  17. Levy J., Bres C., Geurts R. et al., 2004. A putative Ca2+ and calmodulin-dependent protein kinase required for bacterial and fungal symbioses // Science. Vol. 303. P. 1361-1363.
  18. Limpens E., Franken C., Smit P. et al., 2003. LysM domain receptor kinases regulating rhizobial Nod factor- induced infection // Science. Vol. 302. P. 630-633.
  19. Lombardo F., Heckmann A. B., Miwa H. et al., 2006. Identification of symbiotically defective mutants of Lotus japonicus affected in infection thread growth // Mol. Plant Microbe Interactions. Vol. 19. P. 1444-1450.
  20. Madsen E. B., Madsen L. H., Radutoiu S. et al., 2003. A receptor kinase gene of the LysM type is involved in legume perception of rhizobial signals // Nature. Vol. 425. P. 637-640.
  21. Miroux B., Walker J. E., 1996. Over-production of proteins in Escherichia coli: mutant hosts that allow synthesis of some membrane proteins and globular proteins at high levels // J. Mol Biol. Vol. 260. P. 289-298.
  22. Mitra R. M., Gleason C. A., Edwards A. et al., 2004. A Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase required for symbiotic nodule development: gene identification by transcript-based cloning // Proc. Natl. Acad. Sci.
  23. USA. Vol. 101. P. 4701-4705.
  24. Mulder L., Lefebvre B., Cullimore J., Imberty A., 2006. LysM domains of Medicago truncatula NFP protein involved in Nod factor perception. Glycosylation state, molecular modeling and docking of chitooligosaccharides and Nod factors // Glycobiology. Vol. 16. P. 801- 809.
  25. Oldroyd G. E. D., Long S. R., 2003. Identification and characterization of nodulation-pathway 2, a gene of Medicago truncatula involved in Nod factor // Plant Physiology. Vol. 131. P. 1027-1032.
  26. Radutoiu S., Madsen L. H., Madsen E. B. et al., 2003. Plant recognition of symbiotic bacteria requires two LysM receptor-like kinases // Nature. Vol. 425. P. 569- 570.
  27. Radutoiu S., Madsen L. H., Madsen E. B. et al., 2007. LysM domains mediate lipochitin-oligosaccharide recognition and Nfr genes extend the symbiotic host range // EMBO J. Vol. 26. P. 3923-3935.
  28. Roth L. E. and Stacey G., 1991. Rhizobium-legume symbiosis // Microbial Cell-Cell Interactions / Ed. Dworkin M, American Society of Microbiology, Washington, P. 255-301.
  29. Schultze M., Kondorosi A., 1998. Regulation of symbiotic root nodule development // Annu. Rev. Genet. Vol. 32. P. 33-57.
  30. Smit P., Limpens E., Geurts R. et al., 2007. Medicago LYK3, an entry receptor in rhizobial Nod factor // Plant Physiology. Vol. 145. 183-191.
  31. Spaink H. P., Sheeley D. M., van Brussel A. A. N. et al., 1991. A novel highly unsaturated fatty acid moiety of lipooligosaccharide signals determines host specificity of Rhizobium // Nature. Vol. 354. P. 125-130.
  32. Spaink H. P., 2000. Root nodulation and infection factors produced by rhizobial bacteria // Annu. Rev. Microbiol. Vol. 54. P. 257-288.
  33. Steinle A., Li P., Morris D. L. et al., 2001. Interactions of human NKG2D with its ligands MICA, MICB, and homologs of the mouse RAE-1 protein family // Immunogenetics. Vol. 53. P. 279-287.
  34. Tsyganov V. E., Voroshilova V. A., Priefer U. B. et al., 2002. Genetic dissection of the initiation of the infection process and nodule tissue development in the Rhizobium- pea (Pisum sativum L.) symbiosis // Annals of Botany. Vol. 89. P. 357-366.
  35. Walker S. A., Downie J. A., 2000. Entry of Rhizobium leguminosarum bv. viciae into root hairs requires minimal Nod factor specificity, but subsequent infection thread growth requires NodO and NodE // Mol. Plant Microbe Interactions. Vol. 13. P. 754-762.
  36. Walker S. A., Viprey V., Downie J. A., 2000. Dissection of nodulation using pea mutants defective for calcium spiking induced by Nod factors and chitin oligomers // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. Vol. 97. P. 13413-14418.
  37. Wieles B., Noort J., Drijfhout J. W. et al., 1995. Purification and functional analysis of the Mycobacterium leprae thioredoxin/ thioredoxin reductase hybrid protein // Journal of biological chemistry. Vol. 270. P. 25604-25606.
  38. Zhukov V., Radutoiu S., Madsen L. H. et al., 2008. The pea Sym37 receptor kinase gene controls infectionthread initiation and nodule development // Mol. Plant Microbe Interactions. Vol. 21. P. 1600-1608.

© Долгих Е.А., Леппянен И.В., Жуков В.А., Цыганов В.Е., Тихонович И.А., 2010

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.
 


Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах