Studie identifiziert Verbindungen, die die Lebensdauer japanischer Prunkwindenblüten verlängern

Die Langlebigkeit von Pflanzenblüten wird durch genetisch programmierte Mechanismen gesteuert. Nach einer gewissen Zeit nach der Blüte wird die Expression von Genen induziert, die mit dem programmierten Zelltod in Verbindung stehen, und Zellbestandteile wie Proteine ​​und Nukleinsäuren werden abgebaut, was dazu führt, dass die Blüte welkt und abstirbt. Im Gartenbau ist die Langlebigkeit der Blüten ein wichtiges Merkmal, das den kommerziellen Wert von Zierpflanzen bestimmt, und die Entwicklung von Technologien zur Verlängerung der Lebensdauer der Blüten ist wünschenswert.

In früheren Untersuchungen identifizierte ein Forschungsteam einen Transkriptionsfaktor EPHEMERAL1 als Regulator der Blütenlebensdauer in der japanischen Prunkwinde. Man ging davon aus, dass es möglich wäre, die Blütenlebensdauer zu verlängern, wenn eine Chemikalie gefunden würde, die die Funktion von EPHEMERAL1 unterdrückt .

In dieser Studie gelang es denselben Forschern, ein Testsystem zu konstruieren, das die Bindung von EPH1 an DNA mithilfe eines zellfreien Weizenproteinsynthesesystems und eines AlphaScreen-Systems, einer Technologie zur Analyse molekularer Interaktionen, die PROS unabhängig entwickelt hat, nachweisen kann. Mithilfe des AlphaScreen-Systems gelang es ihnen, Everlastin1 und Everlastin2 zu isolieren, Verbindungen, die die Bindung von EPH1 an DNA hemmen.

Die Analyse mit dem AlphaScreen-System ergab, dass EPH1 durch Dimerisierung an DNA bindet und dass Everlastin1 und Everlastin2 diese EPH1-Dimerisierung hemmen, wodurch die Fähigkeit von EPH1, an DNA zu binden, verringert wird. Das Schwimmen von geschnittenen Prunkwindenblüten in Wasser mit gelöstem Everlastin1 oder Everlastin2 hemmte den DNA- und Proteinabbau und verlängerte die Lebensdauer der Blüten um etwa das Doppelte.

Das Papier ist veröffentlicht im Tagebuch Naturpflanzen.

Transkriptionsfaktoren sind im Allgemeinen schwer zu synthetisieren und zu reinigen und galten als sehr schwierig zu entwickelnde Proteine ​​als Chemikalien. In dieser Studie gelang den Forschern die Synthese mithilfe des von PROS entwickelten zellfreien Proteinsynthesesystems für Weizenkeime, das jedes Protein mit hoher Effizienz synthetisieren kann, und des AlphaScreen-Systems, das die Bindung zwischen DNA und ungereinigten Proteinen analysieren kann des Transkriptionsfaktors EPH1 und des Bindungsanalysesystems von EPH1 und DNA.

Durch den Einsatz dieser Technologien wurde es möglich, ein Wirkstoff-Screening durchzuführen, das auf Transkriptionsfaktoren abzielt, und es gelang zum ersten Mal weltweit, Wirkstoffe zu screenen, die die Funktion von Transkriptionsfaktoren in Pflanzen hemmen. Es wird erwartet, dass die in dieser Studie verwendeten Methoden die Entwicklung von Chemikalien stimulieren, die auf Transkriptionsfaktoren abzielen, die bisher als „nicht behandelbar“ galten.

Es wird angenommen, dass das analoge Protein des Transkriptionsfaktors EPH1, auf das diese Studie abzielt, auch an der Langlebigkeit wichtiger Schnittblumen wie Lilien beteiligt ist, und es besteht die Hoffnung, dass ein ähnlicher Ansatz wie die vorliegende Studie zur Entwicklung von Chemikalien führen wird, die verlängern die Langlebigkeit der bunten Blumen, die in Blumenläden verkauft werden.