мастни

  • елементи
  • абстрактно
  • Въведение
  • резултатът
  • дискусия
  • методи
  • Клетъчни култури
  • Липиден анализ
  • qPCR
  • Повече информация
  • Коментари

елементи

абстрактно

При висшите растения мастните киселини (FA) с 18 въглеродни атома (18 ° C) представляват около 70% от общия FA, най-разпространените видове са 18: 2 и 18: 3. Тези две полиненаситени FA (PUFA) представляват около 55% от всички FA в културите. Клетъчни суспензии на Arabidopsis, докато 18: 1 представлява около 10%. Нивото на PUFA може да варира в зависимост от лошо дефинирани фактори. Тук сравнихме различни набори от растителни клетъчни култури и открихме корелация между скоростта на растеж на клетъчната популация и нивото на ненаситеност на FA 18C. Тези наблюдения предполагат, че крайното ниво на PUFA може да зависи отчасти от скоростта на клетъчното делене и че дезатуразите FAD2 и FAD3, които са отговорни за образуването на 18: 2 и 18: 3 върху фосфолипидите, имат бързо ограничаващи дейности. - отглеждане на култури. В културата на растителните клетки е известно, че лишаването от фосфат (Pi) нарушава клетъчното делене и предизвиква ремоделиране на липидите. Установихме, че гладуването на Pi няма ефект върху експресията на FAD ген и че нивата на PUFA в тази ситуация също корелират със скоростта на растеж. По този начин нивата на PUFA изглежда са отличителен белег при определяне на клетъчната зрялост и стареене.

Глицеролипидите са основни компоненти на мембранната архитектура. Тези ацилни липиди са диестер на мастните киселини (FA) и глицерол, а FA групите могат да бъдат или наситени, или ненаситени. При висшите растения основните видове FA са 16 ° C и 18 ° C, представляващи около 30 и 70% от общия FA 1. Тези ФА присъстват с различни нива на насищане, като обикновено не показват (16: 0, 18: 0) до три (16: 3, 18: 3) двойни връзки за основните видове. Най-често срещаните видове FA са 18: 2 и 18: 3, представляващи около 80% от 18 ° C и почти 55% от общия FA в културите на Arabidopsis за суспензия на клетки, докато 18: 1 представлява около 10% от общия FA 1 .

Ненаситените мастни киселини играят ключова роля в структурата и функцията на мембраната. Степента на насищане засяга не само физикохимичните свойства на FA, като точка на топене или вискозитет 12, но и молекулната форма на липида, към който е прикрепен 13. Това от своя страна влияе върху поведението на мембранните липиди и двуслойните опаковки. Например, наситените фосфатидилетаноламини (PE) образуват ламеларна фаза, докато ненаситените PE образуват хексагонална HII (обърната не-ламеларна) фаза 14, 15. В резултат на това ензимите, участващи в образуването на ненаситени мастни киселини, играят основна роля в образуването, функционирането и целостта на мембраната.

В допълнение към тези известни въздействия върху околната среда върху нивото на ненаситеност на FA, други недефинирани фактори могат да променят нивото на PUFA. Това е очевидно в културите на клетъчна суспензия, където степента на PUFA може да варира в зависимост от културата, което понякога затруднява сравняването на резултатите. В опит да разберем по-добре какво причинява такива вариации, ние измерихме ефекта от скоростта на растеж върху разпределението на PUFA в нашите растителни модели. Използвайки култури от клетъчни суспензии, съдържащи предимно фосфолипиди, наблюдавахме корелация между скоростта на растеж и нивото на ненаситеност на FA 18C, което предполага, че FAD2 и FAD3 десатуразите могат да имат ограничаващи дейности в бързо растящи култури и че крайното ниво на ненаситеност също може да зависи. относно скоростта на разпространение на популацията от растителни клетки.

резултатът

Три модела на клетъчни суспензионни култури бяха използвани за изследване на липидния метаболизъм при висши растения: Acer pseudoplatanus стволови клетки (Sycamore), Arabidopsis thaliana листни меристемни клетки (Arabidopsis) и Arabidopsis meristem клетъчни калусни култури. В тези култури мембранните липиди са предимно фосфолипиди (80 до 90%) само с малко количество галактолипиди (10 до 20%) 23. Всъщност тези клетки растат или хетеротрофно (клетки на Sycamore, клетки на Arabidopsis calli) или миксотрофно (клетки на Arabidopsis calli) и показват само амилопласти (клетки на Sycamore и Arabidopsis calli) или слабо развити ниско хлорофилни тилакоидни мембрани (клетки на Arabidopsis). Това предполага, че PUFA в нашите заводски модели се генерират най-вече от системата FAD2/FAD3 в ER с малка, но значителна полза от двойката FAD6/FAD7 в пластидите. Този състав е много различен в листата, където галактолипидите представляват повече от 60% от глицеролипидите 24, което предполага, че FAD2 и FAD3 може да не са основните доставчици на PUFAs в тези тъкани.

( A ) представителен експеримент, показващ прясно тегло и развитие на липиди след прехвърляне на клетките в прясна среда. На 7 ден аликвотна част от клетъчната суспензия се прехвърля в прясна прясна среда за нов цикъл на растеж. Ежедневно се взема аликвотна част за анализ на мастните киселини. ( Б. ) основното разпределение на FA в клетки от явор, култивирани, както е описано в (А).

Изображение в пълен размер

След 8-дневен растеж се измерва прясно тегло и разпределение на мастните киселини. Първоначалното тегло в прясно състояние е 1,5 ± 0,2 g за всяка култура. ( A ) корелационна крива между съотношението 18: 1 и прясното тегло на Arabidopsis calli. ( Б. ) корелационна крива между съотношението на PUFA (18: 2 + 18: 3) и теглото на пресни Arabidopsis calli. Коефициентите на корелация R2 бяха изчислени чрез линейна регресия, използвайки софтуера GraphPad Prism. ( ° С ) общо FA в култури, отглеждани или в присъствието или в отсъствието на Pi. ( д ) разпределение на основните полярни глицеролипиди (MGDG и DGDG за основните галактолипиди; PC и PE за основните фосфолипиди) и неутрални липиди (DAG и TAG) в култури, отглеждани или в присъствие, или в отсъствие на Pi. ( Е. ) Съотношение 18: 1 и PUFA в големи глицеролипиди (MGDG, DGDG, PC и PE) и неутрални липиди (DAG и TAG) от култури, отглеждани или в присъствието или в отсъствието на Pi. Данните са средни стойности ± SD на три биологични повторения за всяко състояние. Статистически значими разлики (P

Подробно разпределение на FA PC и DGDG в Arabidopsis calli, отглеждани с (+ Pi) или без (-Pi) фосфат ( A ) или в култури от клетъчни суспензии на Arabidopsis, които показват бързи или бавни темпове на растеж ( Б. ). Данните са средни стойности ± SD на три биологични повторения за всяко състояние. Статистически значими разлики (P

( A ) 18: 1 и PUFA (18: 2 + 18: 3) разпределение в клетки, култивирани в продължение на 80 часа в контролна среда или в среда без Pi. ( Б. ) qPCR определяне на нивата на експресия на FAD в клетки, отглеждани в продължение на 80 часа в контролна среда или среда без Pi. Резултатите се изразяват като кратни промени спрямо първоначалните контролни условия. Данните са средни стойности ± SD на три биологични повторения за всяко състояние. Въпреки това, статистически значими разлики (P 11. Скоростта на липиден синтез в соята е бавна в сравнение с други растения с маслодайни семена 11 и ситуацията може да се различава при други растения. Когато се разглежда цялото растение, ситуацията може да се различава и от една тъкан до друга, в зависимост от разделянето В анализираните тук клетъчни култури количеството 18: 1 намалява, тъй като скоростта на делене намалява (виж фиг. 1), което показва, че FAD дейностите в това състояние не са били или са били ограничаващи.

Тези резултати също така предполагат, че нивото на ненаситеност може да варира в различните култури, като тези вариации са резултат от малки разлики в темповете на растеж. По този начин, всяко лечение, което засяга скоростта на клетъчен растеж или делене, може да повлияе на нивото на ненаситеност, стига да не повлиява скоростта на липиден синтез и/или експресия или регулация на FAD. При по-високите растения, ограничени до Pi, растежът и производството на FA е силно намален 23. Ограничението на pi не засяга генната експресия на FAD2, FAD3, FAD6 и FAD7, а изчислените коефициенти на корелация между нивото на глобална ненаситеност и скоростта на растеж са подобни на тези, получени при напълно умерени условия на растеж (сравнени фигури 2 и 3 ). По този начин, това проучване предполага, че липидната десатурация от FAD2 и FAD3 в бързо отделящи се системи може да не достигне стабилно състояние и може да бъде обект на промени, определени от скоростта на растеж. Следователно in vivo корелацията между дейностите на FAD2/FAD3 и скоростта на клетъчна пролиферация също така определя нивото на PUFA като характерна характеристика на клетъчната зрялост и стареенето в растенията.

( A ) корелационна крива между 18: 2 и прясното тегло на утайките, отглеждани в течна среда със или без Pi. ( Б. ) същото като A, но за 18: 3. Първоначалното тегло в прясно състояние е 1,5 ± 0,2 g за всяка култура и развитието на биомасата е измерено след 8-дневен растеж. ( ° С ) корелационна крива между 18: 2 и прясно тегло на клетъчни суспензионни култури. ( д ) същото като С, но за 18: 3. Биомасата е измерена след 3 дни култивиране и първоначалното тегло в началото на експеримента е 30 ± 5 mg/ml. Коефициентите на корелация R2 бяха изчислени чрез линейна регресия, използвайки софтуера GraphPad Prism.

Изображение в пълен размер

методи

Клетъчни култури

Acer псевдоплатиновите клетки се отглеждат като суспензионни култури в среда, както е определено по-рано32. Клетките се поддържат като 250 ml култура на вертикален ротационен шейкър (125 rpm) при 22 ° С. Клетките се субкултивират на всеки 7 дни, както е описано по-горе. Във всеки момент се събират около 0,4 g клетки, филтрират се за отстраняване на средата, претеглят се и се замразяват в течен азот за липиден анализ.

Клетките на Arabidopsis thaliana (екологичен тип Columbia) се отглеждат като суспензионни култури (200 ml) в среда Murashige и Skoog (MSP09-50LT, Caisson Laboratories, Inc, USA) без фосфати (Pi) и допълнени с 1,5% (w/w).) v) захароза, 1,2 mg l-1 2, 4-дихлорофеноксиоцетна киселина, калиев монохидроген фосфат 50 mg l-1 и двуосновен калиев фосфат 39 mg l-1. Културите се поддържат при непрекъсната светлина (100 μE m-2 s -1) при 22 ° C и се разклащат чрез ротационно разклащане при 125 rpm. Клетките се субкултивират на всеки 7 дни с начална клетъчна плътност 30 mg ml-1. Във всеки момент се събират около 0,5 g клетки, филтрират се за отстраняване на средата, претеглят се и се замразяват в течен азот за липиден анализ.

Calli Arabidopsis thaliana (екологичен тип на Колумбия) е получен от мезофилната тъкан на двуседмични листа от розетката Arabidopsis и отглеждан върху плочи от агар, съдържащи среда Murashige и Skoog (MSP09-50LT, Caisson Laboratories, Inc, USA), допълнена с 3% (w/v).) захароза, 1,2 mg L-1 2, 4-дихлорофеноксиоцетна киселина, калиев монохидроген фосфат 50 mg l-1 и двуосновен калиев фосфат 39 mg l-1. За всеки експеримент около 1,5 g утайка се отстранява от агаровата плоча и се суспендира в течна среда Murashige и Skoog със или без Pi (Caisson Laboratories, Inc, USA), допълнена с 1,5% (w/v) захароза и 1,2 mg . 1-1 2,4-дихлорофеноксиоцетна киселина. Във всеки момент се вземат аликвотни части от суспензионните култури на калус, филтрират се за отстраняване на средата и утайката се претегля и замразява в течен азот за липиден анализ.

Липиден анализ

Повече информация

Как да цитирам тази статия: Meï, C. et al. Нивата на полиненаситени мастни киселини корелират със скоростта на растеж в културите на растителните клетки. Sci. Представител. 5, 15207; doi: 10, 1038/srep15207 (2015).

Коментари

Изпращайки коментар, вие се съгласявате да спазвате нашите Общи условия и насоки на общността. Ако откриете нещо обидно или несъвместимо с нашите условия или насоки, означете го като неподходящо.