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有色小麦からのケルチ繰り返し含有F-boxタンパク質の単離と特性評価
Isolation and characterization of kelch repeat-containing F-box proteins from colored wheat.
PMID: 31907740 DOI: 10.1007/s11033-019-05210-x.
抄録
F-boxタンパク質は、植物の様々な発生過程の制御に重要な役割を果たしている。小麦ゲノム中には約1796個のF-box遺伝子が同定されているが、その機能の詳細は不明である。また、コムギにおけるケルチ繰り返しドメイン含有F-box遺伝子（TaKFB）の役割については、これまであまり知られていませんでした。本研究では、5つのTaKFBを単離し、有色小麦の穀物発生の異なる段階でのKFBの役割を調べた。TaKFB1、TaKFB2、TaKFB3、TaKFB4、およびTaKFB5をコードするcDNAは、それぞれ363、449、353、382、および456bpのオープンリーディングフレームを含んでいた。また、TaKFB2を除くすべてのTaKFBは、F-boxドメイン(IPR001810)とケルチリピート1型ドメイン(IPR006652)を含んでいた。TaKFBsの発現は、穀物の発育の色素形成段階で上昇した。小麦においてTaKFBとSKPがどのように相互作用するかを明らかにするために、5つのTaKFBタンパク質が6つのSKPタンパク質に対して特異性を示すかどうかを、酵母2ハイブリッド(Y2H)アッセイを用いて調べた。TaKFBを結合できるタンパク質を探索するためにY2Hスクリーンを行い、TaKFB1とアクアポリンPIP1との相互作用を同定した。TaKFBの細胞内局在を調べるために、我々はタバコの葉で一過性にTaKFB-緑色蛍光タンパク質（GFP）融合体を発現させ、TaKFB-GFP融合体は、核と細胞質で検出された。また、TaKFB1はアクアポリンPIP1と特異的に相互作用していることが、Y2Hおよび二分子蛍光補体（BiFC）アッセイにより明らかになった。これらの結果は、小麦の F-box タンパク質の機能研究とその役割についてのさらなる研究に有用な情報を提供するものである。
F-box proteins play important roles in the regulation of various developmental processes in plants. Approximately 1796 F-box genes have been identified in the wheat genome, but details of their functions remain unknown. Moreover, not much was known about the roles of kelch repeat domain-containing F-box genes (TaKFBs) in wheat. In the present study, we isolated five TaKFBs to investigate the roles of KFBs at different stages of colored wheat grain development. The cDNAs encoding TaKFB1, TaKFB2, TaKFB3, TaKFB4, and TaKFB5 contained 363, 449, 353, 382, and 456 bp open reading frames, respectively. All deduced TaKFBs contained an F-box domain (IPR001810) and a kelch repeat type 1 domain (IPR006652), except TaKFB2. Expression of TaKFBs was elevated during the pigmentation stages of grain development. To clarify how TaKFB and SKP interact in wheat, we investigated whether five TaKFB proteins showed specificity for six SKP proteins using a yeast two-hybrid (Y2H) assay. An Y2H screen was performed to search for proteins capable of binding the TaKFBs and interaction was identified between TaKFB1 and aquaporin PIP1. To examine the subcellular localization of TaKFBs, we transiently expressed TaKFB-green fluorescent protein (GFP) fusions in tobacco leaves; the TaKFB-GFP fusions were detected in the nucleus and the cytoplasm. Y2H and bimolecular fluorescence complementation (BiFC) assays revealed that TaKFB1 specifically interacts with aquaporin PIP1. These results will provide useful information for further functional studies on wheat F-box proteins and their possible roles.