یک نام گذاری ساده برای یک کمپلکس پمپ پروتئینی: ژن های VHA ،H+-ATPase غشائی را کد می کنند A simple nomenclature for a complex proton pump: VHA genes encode the vacuolar H+-ATPase

چاپ شده در مجله موضوعات جدید در علوم گیاهی – TRENDS in Plant Science
رشته های مرتبط زیست شناسی، علوم گیاهی و ژنتیک
رشد و نمو گیاه به جذب، انتقال و دسته بندی ۱۵ مواد غذایی ضروری و متابولیت های بی شماری برای اندام-های خاص، سلول ها و اجزاء درون سلولی بستگی دارد به علاوه، گیاهان برای بقاء، نیاز دارند که سازگار شوند و تغییرات محیطی مانند فلزات سمی و نمک زیادی را تحمل کنند. چطور گیاهان تغییر در سطوح موادغذایی و استرس‌های محیطی را درک می‌کنند و به آن پاسخ می‌دهند، این پاسخدهی به وسیله‌ی تنظیم افزایشی یا کاهشی انتقالات صورت می‌گیرد که این فعالیت ها به درستی شناخته نشده اند. پمپ های پروتونی یک جایگاه ویژه در میان تمام انتقال‌دهنده‌ها دارند. بدون نیروی محرک پروتون برای فعالیت حاملان جفت شده یا کانال های یونی، تمامی نقل و انتقالات و بنابراین زندگی گیاه متوقف می‌شود. با این وجود ، ما نمی‌دانیم که چطور پمپ های پروتونی به درون شبکه های انتقال سیگنال که رشد و سازگاری را هدایت می‌کنند، ملحق می شوند. از سه پمپ پروتونی موجود در گیاهان،H+-ATPase نوع غشایی (V-ATPase) پیچیده‌ترین پمپ از نظر زیر واحدهای سازنده است. ژنوم کامل آرابیدوپسیس تالیانا اولین دیدگاه را در مورد تعداد پمپ‌های پروتونی که به منظور تکمیل چرخه‌ی زندگی گیاهان عالی تر مورد نیازند به ما می دهد.H+-ATPase غشاء پلاسمایی،H+ را از سلول خارج می کند و جذب و آزادسازی تعداد زیادی از مواد غذایی را در سراسر غشاء پلاسمائی سلول های گیاهی تحریک می‌کند. آرابیدوپسیس ۱۲ عضو از ژن های H+-ATPase نوع P را دارد (AHA1-AHA12) که برخی از این ژن‌ها در یک بافت خاص بیان می‌شوند. درون سلول، V-ATPase و H+-ATPase بخش‌های داخلی سلول را اسیدی می‌کنند (شکل۱). اما مشخص نیست که چطور نقش‌های سلولی این دو پمپ خاص از یکدیگر متمایز می شوند. در آرابیدوپسیس، ما نمی‌دانیم که چطور ۳ ژن همولوگ های H+-PPase (AVP1-AVP3) را کد می کنند. هدف این مقاله این است که: • به طور مختصر اهمیت ATPase غشایی را در رشد و تکامل و سازگاری گیاهان بیان کند. • تشخیص تمامی ژن های کمپلکس پمپ به منظور تکمیل توالی یابی ژنوم آرابیدوپسیس • نشان دادن جایگاه کروموزومی تمامی ژن ها • پیشنهاد استفاده از یک نام ساده برای ژن های قابل بیان در تمامی گیاهان پمپی با عملکردهای مختلف V-ATPase پمپی با عملکردهای عجیب و متنوع است که در یوکاریوت ها وجود دارد، در گیاهان، این پمپ علاوه بر غشاهای پلاسمائی، در غشاء و سایر غشاهای سیستم ترشحی نظیر رتیکولوم اندوپلاسمیک (ER)، گلژی و وزیکول‌های کوچک وجود دارد. نقش مهم این پمپ، فراهم آوردن انرژی انتقال یون‌ها و متابولیت‌ها، تورژسانس و انبساط سلول‌های گیاهانی است. آزمایش‌های دیگر نشان دادند که گرادیان الکتروشیمیایی پروتون ها برای دسته بندی کردن پروتئین ها ضروری است. به طرز عجیبی، اخیرا نشان داده شده است که V0 برای الحاق وزیکول-وزیکول در مخمرها مورد نیاز است و این نشان می دهد که غشاء ترشحی نقشی را در طی الحاق غشاها در طول شکل گیری واکوئل مرکزی دارد. کمپلکس V-ATPase در تمامی یوکاریوت‌ها حفظ شده‌اند (جدول ۱). با این وجود، فیزیولوژی منحصر به فرد گیاهان، شامل انتقال مواد غذایی، گلدهی، تحمل تنش‌ها و بافت مریستم نشان داد که این پمپ نقش‌های بسیار زیادی را در گیاهان ایفا می‌کند.۲۰ سال بعد از این کشف ما دلایل بیشتری را برای حضور این پمپ و نقش هایی که V-ATPase در گیاهان ایفا می کند استنباط کرد. جهش‌هایی که باعث کاهش تعداد این پمپ‌ها می‌شوند؛ ابزار قدرتمندی برای تشریح عملکرد V-ATPase در گیاهان det3 است که کاهش زیر واحد c و فعالیت V-ATPase را نشان می‌دهد و زمانی که گیاه در تاریکی رشد می کند تغییر رنگ می دهد. علاوه بر این، بسته شدن کانال ها که بوسیله ی سطح بالای یون های کلسیم خارجی القاء شده بود، منسوخ می گردد. این مطالعات نشان دادند که عملکردهای پمپ V-ATPase به طور محسوسی با رشد، تکامل و سیگنالینگ سلول های نگهبان الحاق می شوند.