Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Thay đổi trong sự tổng hợp và phân bố của các thành viên thuộc lớp protein sốc nhiệt 70 kDa đi kèm với sự kích thích quá trình sinh phôi trong vi bào tử của Brassica napus L.
Tóm tắt
Việc nâng nhiệt độ nuôi cấy lên 32°C trong khoảng 8 giờ có thể thay đổi không hồi phục số phận phát triển của các vi bào tử Brassica napus tách biệt từ sự phát triển phấn hoa sang sinh phôi. Điều trị căng thẳng này đi kèm với việc tổng hợp de-novo một số protein sốc nhiệt (HSP) thuộc lớp 70-kDa: HSP68 và HSP70. Một phân tích sinh hóa và tế bào học chi tiết đã được thực hiện đối với các isoform HSP68 và HSP70. Tám isoform HSP68, trong đó có một isoform được kích thích gấp ba lần bởi điều trị căng thẳng, đã được phát hiện trên các miệng màng hai chiều. Kỹ thuật miễn dịch hóa tế bào cho thấy sự phân bố đồng thời của HSP68 với các bào quan chứa DNA, có lẽ là ty thể. Sáu isoform HSP70 đã được phát hiện, trong đó có một isoform được kích thích gấp sáu lần trong điều kiện nuôi cấy sinh phôi. Trong quá trình phát triển phấn hoa bình thường, HSP70 được định vị trong nhục tế bào trong giai đoạn S của chu kỳ tế bào, và chủ yếu ở bào tương trong phần còn lại. Việc kích thích sự phát triển sinh phôi trong các vi bào tử đơn bào muộn đi kèm với sự gán nhãn mạnh mẽ anti-HSP70 của nhục tế bào trong giai đoạn S kéo dài. Trong phấn hoa hai tế bào sớm, nhân của tế bào sinh dưỡng, mà bình thường không phân chia và không bao giờ biểu hiện HSP70, cho thấy sự gán nhãn mạnh mẽ của nhục tế bào bằng anti-HSP70 sau 8 giờ nuôi cấy dưới điều kiện sinh phôi. Những kết quả này cho thấy sự tương quan mạnh mẽ giữa giai đoạn của chu kỳ tế bào, định vị nhân của HSP70 và sự kích thích sự hình thành phôi. Vì căng thẳng nhiệt độ một mình là nguyên nhân gây ra sự kích thích phát triển sinh phôi, và gây ra mẫu phân chia tế bào thay đổi, có thể có sự tham gia trực tiếp của HSP70 trong quá trình này.
Từ khóa
#HSP70; HSP68; Brassica napus; sinh phôi; vi bào tử; sốc nhiệtTài liệu tham khảo
Bedinger, P.A., Hardeman, K.J., Loukides, C.A. (1994) Travelling in style: the cell biology of pollen. Trends Cell Biol.4, 132–138
Binarova, P., Straatman, K., Hause, B., Hause, G., Van Lammeren, A.A.M. (1993) Nuclear DNA synthesis during the induction of embryogenesis in cultured microspores and pollen ofBrassica napus L. Theor. Appl. Genet.87, 9–16
Boorstein, W.R., Ziegelhoffer, T., Craig, E.A. (1994) Molecular evolution of the HSP70 multigene family. J. Mol. Evol.38, 1–17
Cordewener, J.H.G., Busink, R., Traas, J.A., Custers, J.B.M., Dons, J.J.M., Van Lookeren Campagne, M.M. (1994) Induction of microspore embryogenesis inBrassica napus is accompanied by specific changes in protein synthesis. Planta195, 50–56
Custers, J.B.M., Cordewener, J.H.G., Nöllen, Y., Dons, J.J.M., Van Lookeren Campagne, M.M. (1994) Temperature controls both gametophytic and sporophytic development in microspore cultures ofBrassica napus. Plant Cell Rep.13, 267–271
Duck, N., McCormick, S., Winter, J. (1989) Heat shock protein hsp70 cognate gene expression in vegetative and reproductive organs ofLycopersicon esculentum. Proc. Natl. Acad. Sci. USA86, 3674–3678
Frova, C., Taramino, G., Binelli, G. (1989) Heat-shock proteins during pollen development in maize. Dev. Genet.10, 324–332
Goldschmidt, R.B. (1949) Phenocopies. Sci. Am.181, 46–49
Hause, B., Hause, G., Pechan, P., Van Lammeren, A.A.M. (1993) Cytoskeletal changes and induction of embryogenesis in microspore and pollen cultures ofBrassica napus L. Cell Biol. Int.17, 153–168
Hendrick, J.P., Hartl, F.U. (1993) Molecular chaperone functions of heat-shock proteins. Annu. Rev. Biochem.62, 349–384
Hopf, N., Plesofsky-Vig, N., Brambl, R. (1992) The heat shock response of pollen and other tissues of maize. Plant Mol. Biol.19, 623–630
Hu, H., Huang, B. (1987) Application of pollen derived plants to crop improvement. Int. Rev. Cytol.107, 293–313
Hutchison, K.A., Dittmar, K.D., Czar, M.J., Pratt, W.B. (1994) Proof that hsp70 is required for assembly of the glucocorticoid receptor into a heterocomplex with hsp90. J. Biol. Chem.269, 5043–5049
Lichter, R. (1982) Induction of haploid plants from isolated pollen ofBrassica napus. Z. Pflanzenphysiol.105, 427–434
Mascarenhas, J.P. (1989) The male gametophyte of flowering plants. Plant Cell1, 657–664
Milarski, K.L., Morimoto, R.I. (1986) Expression of human HSP70 during the synthetic phase of the cell cycle. Proc. Natl. Acad. Sci. USA83, 9517–9521
Milarski, K.L., Welch, W.J., Morimoto, R.I. (1989) Cell cycle-dependent association of HSP70 with specific cellular proteins. J. Cell Biol.108, 413–423
Morimoto, R.I., Tissieres, A., Georgopoulos, C. (1990) The stress response, function of the proteins, and perspectives. In: Stress proteins in biology and medicine, pp. 1–36, Morimoto, R.I., Tissieres, A., Georgopoulos, C., eds. Cold Spring Harbor Press, New York
Morrison, R.A., Evans, D.A., Fan, Z.G. (1991) Haploid plants from tissue culture: application in crop improvement. In: Sub-cellular biochemistry, pp. 53–72, Biswas, B.B., Harris, J.R., eds. Plenum Press, New York
Neumann, D., zur Nieden, U., Manteuffel, R., Walter, G., Scharf, K.D., Nover, L. (1987) Intracellular localization of heat-shock proteins in tomato cell cultures. Eur. J. Cell Biol.43, 71–81
Neumann, D., Emmermann, M., Thierfelder, J.M., zur Nieden, U., Clericus, M., Braun, H.P. (1993) HSP68 — a DnaK-like heat-stress protein of plant mitochondria. Planta190, 32–43
Nover, L., Scharf, K.D. (1984) Synthesis, modification and structural binding of heat-shock proteins in tomato cell cultures. Eur. J. Biochem.139, 303–313
Nover, L., Neumann, D., Scharf, K.D. (1989) Heat shock and other stress response systems of plants. Springer-Verlag, Berlin
Pechan, P.M. (1991) Heat shock proteins and cell proliferation. FEBS Lett.280, 1–4
Pechan, P.M., Keller, W.A. (1988) Identification of potentially embryogenic microspores inBrassica napus. Physiol. Plant.74, 377–384
Pechan, P.M., Bartels, D., Brown, D.C.W., Schell, J. (1991) Messenger- RNA and protein changes associated with induction ofBrassica microspore embryogenesis. Planta184, 161–165
Pechan, P.M., Keller, W.A. (1989) Induction of microspore embryogenesis inBrassica napus L. by gamma irradiation and ethanol stress. In Vitro Cell. Dev. Biol.25, 1073–1074
Petersen, N.S. (1990) Effects of heat and chemical stress on development. Adv. Genet.28, 275–296
Prakash, J., Giles, K.L. (1987) Induction and growth of androgenic haploids. Int. Rev. Cytol.107, 273–292
Pratt, W.B. (1993) The role of heat shock proteins in regulating the function, folding, and trafficking of the glucocorticoid receptor. J. Biol. Chem.268, 21455–21458
Roti Roti, J.L., Mackey, M.A., Higashikubo, R. (1992) The effects of heat shock on cell proliferation. Cell Prolif.25, 89–99
Shen, P., Xie, Z.J., Li, H., Sanchez, E.R. (1993) Glucocorticoid receptor conversion to high affinity nuclear binding and transcription enhancement activity in chinese hamster ovary cells subjected to heat and chemical stress. J. Steroid Biochem. Mol. Biol.47, 55–64
Stillman, B. (1994) Initiation of chromosomal DNA replication in eukaryotes. Lessons from lambda. J. Biol. Chem.269, 7047–7050
Tsang, T.C. (1993) New model for 70-kDa heat-shock proteins potential mechanisms of function. FEBS Lett.323, 1–3
Walsh, D.A., Morris, V.B. (1989) Heat shock affects cell cycling in the neural plate of cultured rat embryos: a flow cytometric study. Teratology40, 583–592
Walsh, D., Li, K., Wass, J., Dolnikov, A., Zeng, F., Li, Z., Edwards, M. (1993) Heat-shock gene expression and cell cycle changes during mammalian embryonic development. Dev. Genet.14, 127–136
Wu, C.H., Caspar, T., Browse, J., Lindquist, S., Somerville, C. (1988) Characterization of an HSP70 cognate gene family inArabidopsis. Plant Physiol.88, 731–740
Zimmerman, J.L., Cohill, P.R. (1991) Heat shock and thermotolerance in plant and animal embryogenesis. The New Biologist3, 641–650
Zimmerman, J.L., Apuya, N., Darwish, K., O'Carroll, C. (1989) Novel regulation of heat shock genes during carrot somatic embryo development. Plant Cell1, 1137–1146