Biochemie und analytische Biochemie

Abstrakt

Auf der Grundlage der Oberflächenplasmonenresonanz entstehen neue Erkenntnisse zum Verständnis der Pflanzenentwicklung und verwandter Prozesse

Prachi Jain, Dhara Arora und Satish C Bhatla

Seit seiner Einführung in den frühen 1990er Jahren ist SPR zu einem leistungsstarken Forschungsinstrument für die Untersuchung von Spezifität, Affinität und Echtzeitkinetik einer breiten Palette biomolekularer Interaktionen geworden, darunter Protein-DNA-, Protein-Protein-, Protein-Kohlenhydrat-, Protein-RNA- und Protein-Lipid-Interaktionen. Die Oberflächenplasmonenresonanz (SPR) hat wichtige Informationen über die Mechanismen molekularer Interaktionen geliefert, die verschiedene Aspekte der Pflanzenentwicklung begleiten. Die Struktur-Funktions-Beziehung verschiedener Lektine hängt von der quaternären Anordnung ihrer Monomere ab. Mit der SPR-Technik wurden in der Pflanzenhormonforschung neue Erkenntnisse gewonnen. So wurden in Arabidopsis neue Salicylsäure-bindende Proteine ​​(SABPs) identifiziert. Dazu gehören die E2-Untereinheit der α-Ketoglutarat-Dehydrogenase, Glutathion-S-Transferasen, die Oligopeptidasen TOP2 und TOP1 und Mitglieder der GAPDH-Proteinfamilie. Durch die Immobilisierung von biotinmarkierten DELLA-Peptiden auf dem Sensorchip und AtGID1a [Arabidopsis-Gibberellinsäure-(GA)-Rezeptor] als Analyt konnte beobachtet werden, dass GA4 die Bindung zwischen DELLA und GID1 maximal verstärkt. Die mit molekular geprägten Monoschichten (MIM) dekorierte SPR-Nachweismethode unterscheidet präzise zwischen ähnlichen Pflanzenhormonen wie IAA, 1H-Indol-3-Buttersäure (IBA) und Kinetin (KT) mit Nachweisgrenzen im subpikomolaren Bereich. Coronatine Insensitive-1 (COI1) hat sich unter Verwendung von SPR als Jasmonsäure-Rezeptor erwiesen. Rizin, ein Pflanzengift, wurde unter Verwendung eines SPR-Biosensors in einer Konzentration nachgewiesen, die 2.500 Mal unter der minimalen letalen Dosis (200 ng.ml-1) liegt. Kinetische Studien zur Bindung viraler Proteine ​​(VirE1 und VirE2) und ssDNA in Echtzeit mittels SPR haben gezeigt, dass ihre Bindung stark vom Substrat beeinflusst wird und an Poly-T-Sequenzen und nicht an PolyA und dsDNA auftritt. Eine Interaktion zwischen dem Replikaseprotein (p93) des Gurken-Nekrose-Tombusvirus (CNV) und dem Wirtsprotein Hsp 70 (molekulares Chaperon) hat die potenzielle Rolle von Hsp90 bei der Zusammensetzung viraler Replikase aufgedeckt. SPR-Analysen einer kleinen Bibliothek von Phytochemikalien haben gezeigt, dass Ellagitannin-Geraniin einer der wirksamsten Inhibitoren von Hsp90 (ein Stabilisator vieler Onkoproteine) ist. Zukünftige Anwendungen der SPR-Technik werden wahrscheinlich enorme Beiträge zum molekularen Verständnis der Pflanzenentwicklung und verwandter Prozesse liefern.