مقاله بیوسنتز دیواره سلولی گیاه (2006 وایلی)

مقدمه

طبقه‌بندی آنزیم‌های اصلی در بیوسنتز پلی‌ساکارید دیواره

طبقه‌بندی کلی گلیکوزیل ترانسفرازها

پلی‌ساکارید سنتازهای نوع 1

گلیکوزیل ترانسفراهای نوع 2

خانواده ژنی سلولز سنتاز (CesA)

شناسایی ژن‌های CesA

کمپلکس‌های انتهایی رزتی سنتزکننده سلولز

خانواده ژنی (Csl) شبه سلولز سنتاز

زیرخانواده‌های ژن‌های Csl

شناسایی ژن های Csl

آنالیز رونوشت ژن‌های Csl

چرا عملکردهای ژن‌های Csl خیلی کمتر شناسایی شده‌ است؟

روش‌هایی برای تجزیه و تحلیل عملکرد ژن‌های Csl

سیستم‌های بیان غیرمتجانس

سیستم‌های از دست دادن عملکرد

سیستم‌های کسب عملکرد

ژن‌های شبه گلوکان سنتاز (GSL)

خانواده‌های ژنی GSL

پروتئین‌های GSL

کمپلکس‌های کالوز سنتاز

ژن‌های گلیکوزیل ترانسفراز (GlyT) در بیوسنتز دیواره

گالاکتورونوزیل ترانسفراز (خانواده GT8)

گالاکتوزیل ترانسفراز (خانواده GT34)

گزیلوزیل ترانسفراز (خانواده GT34)

فوکوزیل ترانسفراز (خانواده GT37)

گلوکورونوزیل ترانسفراز (خانواده GT47)

گالاکتوزیل ترانسفراز (GT47)

پروتئین‌های دیواره اولیه

اکستنسین‌ها

پروتئین‌های آرابینوگالاکتان

پروتئین‌های غنی از پرولین

پروتئین‌های غنی از گلیسین

اکسپنسین‌ها

تغییر پلی‌ساکاریدها پس از رسوب در دیواره سلولی

نقش آنزیم‌های آرابینوکسیلان آرابینوفورانوهیدرولاز (AXAH) در تغییر پلی‌ساکاریدها

نقش زایلوگلوکان ترانس گلیکوزیلازها/ هیدرولازها (XTHs) در تغییر دیواره

نقش آنزیم‌های هیدرولیتیک در سنتز دیواره

تنظیم بیوسنتز دیواره سلولی

کاربردهای آینده زیست‌شناسی دیواره سلولی در زیست فناوری

نتایجی که بیان شده‌اند

Cell walls are dynamic structures that represent key determinants of overall plant form, plant growth and development, and the responses of plants to environmental and pathogen-induced stresses. Walls play centrally important roles in the quality and processing of plant-based foods for both human and animal consumption, and in the production of fibres during pulp and paper manufacture. In the future, wall material that constitutes the major proportion of cereal straws and other crop residues will find increasing application as a source of renewable fuel and composite manufacture. Although the chemical structures of most wall constituents have been defined in detail, the enzymes involved in their synthesis and remodelling remain largely undefined, particularly those involved in polysaccharide biosynthesis. There have been real recent advances in our understanding of cellulose biosynthesis in plants, but, with few exceptions, the identities and modes of action of polysaccharide synthases and other glycosyltransferases that mediate the biosynthesis of the major non-cellulosic wall polysaccharides are not known. Nevertheless, emerging functional genomics and molecular genetics technologies are now allowing us to re-examine the central questions related to wall biosynthesis. The availability of the rice, Populus trichocarpa and Arabidopsis genome sequences, a variety of mutant populations, high-density genetic maps for cereals and other industrially important plants, high-throughput genome and transcript analysis systems, extensive publicly available genomics resources and an increasing armoury of analysis systems for the definition of candidate gene function will together allow us to take a systems approach to the description of wall biosynthesis in plants.

دیواره‌‌های سلولی ساختارهای پویایی می‌باشند که نشان‌دهنده عوامل اصلی تعیین‌کننده شکل کلی گیاه، رشد و تکوین گیاه و پاسخ‌ گیاهان به استرس‌های محیطی و ناشی از پاتوژن هستند. دیواره‌ها نقش‌ مهمی در کیفیت و پردازش غذاهای گیاهی برای مصرف انسان و حیوانات و تولید فیبر در طول ساخت خمیر و کاغذ ایفا می‌کنند. مواد موجود در دیواره که بخش عمده‌ خاشاک غلات و سایر بقایای محصولات زراعی را تشکیل می‌دهند؛ در آینده کاربردهایی را به عنوان منبع تجدیدپذیر سوخت و ساخت کامپوزیت پیدا خواهند کرد. با وجود اینکه ساختار شیمیایی اکثر ترکیبات دیواره سلولی به طور دقیق شناسایی شده‌ است؛ آنزیم‌های درگیر در سنتز و ترمیم این ترکیبات به خصوص آنهایی که در بیوسنتز پلی ساکارید نقش دارند؛ تا حد زیادی ناشناخته مانده‌اند. اخیرا پیشرفت‌های حقیقی در درک ما از بیوسنتز سلولز در گیاهان صورت گرفته اما استثنائاتی هم وجود دارد؛ هویت و روش‌های عملکرد پلی‌ساکارید سنتازها و سایر گلیکوزیل ترانسفرازهایی که بیوسنتز پلی‌ساکاریدهای غیرسلولزی دیواره را میانجی‌گری می‌کنند؛ شناخته نشده‌ است. با این وجود، ژنومیکس عملکردی در حال ظهور و تکنولوژی‌های ژنتیک مولکولی در حال حاضر به ما اجازه می‌دهند تا دوباره سوالات اصلی مربوط به بیوسنتز دیواره را ارزیابی کنیم. در دسترس بودن توالی‌های ژنومی برنج، Populus trichocarpa و آرابیدوپیس، طیفی از جمعیت‌های جهش‌یافته، نقشه‌های ژنتیکی با تراکم بالا برای غلات و سایر گیاهان صنعتی مهم، سیستم‌های با توان عملیاتی بالا آنالیز ژنوم و ترانسکریپتوم، منابع گسترده ژنومی در دسترس عموم و افزایش قدرت سیستم‌های آنالیز برای تعریف عملکرد ژن‌های کاندید به ما اجازه می‌دهد تا از روش‌های سیستمی برای توصیف بیوسنتز دیواره در گیاهان استفاده کنیم.