Họ phosphofructokinase trong hệ gen cây sắn

 Họ phosphofructokinase trong hệ gen cây sắn

Nguồn: Haiyan Wang, Pingjuan Zhao, Xu Shen, Zhiqiang Xia, Xincheng Zhou, Xin Chen, Cheng Lu, WenquanWang. 2021. Genome-wide survey of the phosphofructokinase family in cassava and functional characterization in response to oxygen-deficient stress. BMC Plant Biol.; 2021 Aug 16;21(1):376

 

Chu trình glycolytic phổ biến trong tất cả cơ quan, đặc biệt ở những mô thiếu oxygen. Men phosphofructokinase (PFK)  là một men có tính chất hạn chế mức độ trong chu trình glycolytic và đóng vai trò xúc tác sự kiện phosphoryl hóa fructose-6-phosphate thành fructose-1,6-bisphosphate. Rễ sắn (M. esculenta) là cơ quan khổng lồ chứa tinh bột có hàm lượng oxygen thấp. Tuy nhiên, người ta biết rất ít về chức năng của PFK của hệ gen M. esculenta (MePFK). Các tác giả thực hiện một phân tích hệ thống về các gen MePFK để tìm hiểu chức năng của họ gen MePFK dưới điều kiện stress thiếu ô xi (hypoxic stress). Ngưới ta xác định được 13 gen MePFK và định tính chúng bằng cách chạy trình tự gen. Cây gia hệ cho thấy có 3 chùm gen chia 13 gen này thành hai nhóm: chín gen thuộc nhóm MePFKs và bốn gen là pyrophosphate-fructose-6-phosphate phosphotransferase (MePFPs). Người ta xác định bằng phương pháp green fluorescent protein dung hợp với biểu hiện protein mà MePFK03 và MePFPA1 định vị trong chloroplast và dịch bào chất (cytoplasm), theo thứ tự. Phổ biểu hiện của 13 gen MePFKs được phát hiện nhờ kỹ thuật quantitative reverse transcription polymerase chain reaction cho thấy MePFK02, MePFK03, MePFPA1, MePFPB1 biểu hiện cao trên lá, rễ và hoa. Biểu hiện của MePFK03, MePFPA1 và MePFPB1 trong củ sắn tăng theo mức độ tăng trưởng. Người ta xác định hiện tượng thiếu ô xy trong củ sắn (hypoxia) xảy ra ở rễ sắn, nồng độ oxygen giảm cực trọng từ bên ngoài vào bên trong rễ. Biểu hiện của  MePFK03, MePFPA1 và MePFPB1 giảm theo sự giảm của nồng độ oxygen trong rễ sắn. Stress do ngập (waterlogging stress) cho thấy mức độ phân tử transcript của PPi-dependent MePFP và MeSuSy được điều tiết theo kiểu “up” và PPi-dependent glycolysis.

 

Một điều tra có hệ thống mối quan hệ di truyền huyết thống, bản chất phân tử, định vị trên nnhiễm sắc thể và tế bào phụ, dự đoán cis-element của MePFKs đã được hoàn thiện trong hệ gen cây sắn. Các phổ biểu hiện của MePFKs tại những thời điểm phát triển khác nhau, cơ quan khác nhau và nghiệm thức xử lý stress ngập đều cho thấy MePFPA1 đóng vai trò quan trọng trong tăng trưởng và phát triển câh sắn. Kết hợp mức độ phiên mã MeSuSy, người ta thấy pyrophosphate (PPi)-dependent glycolysis cùng song hành khi cây sắn bị stress ngập. Đêy là kiến thức cơ bản để nghiên cứu chức năng của MePFKs trong điều kiện bị stress thiếu ô xy.

 

Xem: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34399701/

 

Hình: Phân phố các gen MePFK trên nnhiễm sắc thể cây sắn.