中枢代謝

Alisdair Fernie博士のグループは、光合成および従属栄養組織の両方における一次代謝の代謝調節に関与する因子を同定することに焦点を当てています。 特に、トリカルボン酸サイクルの役割と、様々な生物学的プロセスにおけるその関与に焦点が当てられている。

さらに、代謝産物の蓄積の遺伝学を理解するために広い遺伝的多様性を活用し、現在、代謝フラックスを決定するための高感度な分析ツールを開 トマト、トウモロコシおよびシロイヌナズナの様々な種が使用される主要なモデルシステムである。

炭素代謝の支配的なフラックスの操作

Different tomato accession lines (Solanum spec.) and Arabidopsis thaliana are the most important model organism for the group.

Different tomato accession lines (Solanum spec.) and Arabidopsis thaliana are the most important model organism for the group.

ジャガイモ(Solanum tuberosum)では、炭素フラックスを澱粉に調整するために複数の戦略を取ってきました。 興味深いことに、すべての場合において、解糖は増加し、デンプン合成はこれらのトランスジェニック植物で減少する。 現在、トマト(Solanum lycopersicum)中のショ糖-澱粉遷移の分析にも取り組んでいます。 私たちの利益は、スクロースの輸送とシンク臓器でのその使用の両方が含まれています。強化されたsucrolysisを示す植物の呼吸に向かって予想外の代謝シフトによって駆動され、我々は(また、トマトで)代謝調節へのTCAサイクル酵素の貢献をより良 興味深いことに、これらの研究は、我々がさらに調査しているミトコンドリアと光合成代謝との間に非常に緊密なリンクを明らかにした。

分析および実験ツールの開発

これらの興味深い結果は、より良い細胞生合成機械の複雑さを研究するための分析ツールの広い範囲を開発す 葉緑体と液胞を細胞質ゾルから分離するために,非水性細胞内分画技術を完成させた。 GC-MSを用いた代謝産物プロファイリングシステムを運用しており、これらの試料(細胞内画分または組織試料)内の多数の代謝産物を区別することが 300を超える化合物は、このようにしてプロファイルすることができます>既知の化学構造を有するこれらの化合物の100。 我々が模索しているさらなる実験的な開発は、時間的に代謝の摂動を研究するために制御された方法で導入遺伝子発現を駆動するために化学的に誘 近年、我々はさらに、トマト転写因子のためのRT-PCRプラットフォームと安定同位体標識された基質の代謝を追跡するための敏感な方法と植物フェニルプロパノイドの分析と標的ホルモン分析のためのLC-MSベースのプラットフォームを確立しています。

Solanaceous種の代謝プロファイリング

ガスクロマトグラフィー質量分析(GC-MS)技術を用いた代謝プロファイリングは、マルチ平行代謝産物分析のための迅速かつ堅牢な方法論と機能ゲノミクスの分野で大部分が未開発の可能性の両方を表しています。 私達は遺伝的にそして環境的に多様なSolanaceous植物システム(ポテトおよびトマト両方)の一次新陳代謝を側面図を描くのにこの技術を使用する過程に現在 データマイニングのためのバイオインフォマティックツールと並行して、この技術の使用は、代謝表現型の包括的な分析と代謝フェノコピー(すなわち、密接にその代謝補完に基づいて互いに類似している二つの異なる操作システム)の同定を可能にする。 また、この方法は、単一の抽出物内の多くの代謝産物に関する情報をもたらすという事実は、様々な代謝産物間の広範な相関分析の適用を容易にし、したがって、多くの結論は、これらのシステム内の代謝相互作用に関する描画することができます。

Different introgression lines of Solanum lycopersicum each harbouring definded and distinct substitutions from Solanum pennelli that cover the entire genome.

Solanum lycopersicumの異なるintrogressionラインは、ゲノム全体をカバーするSolanum pennelliから定義された別個の置換をそれぞれ保有しています。

私たちは、Dani Zamir教授(エルサレムのヘブライ大学、Rehovot)と共同で、ゲノム全体をカバーするSolanum pennelliから定義され、明確な置換を保持する80以上のSolanum lycopersicum introgressionラインの代謝補体をプロファイリングした大規模なプロジェクトを実施しました。 これらのラインのプロファイリングは澱粉、蛋白質および細胞壁の部品のような重合体の混合物の分析の横のMSの分析を含んでいます。 最近、我々は代謝の遺伝的制御のはるかに高い解像度を与えるために、化合物、組織および種のレベルでこれらを拡張し、どのように経路や植物器官でも、環境条件の範囲の下で基質のために競合しています。p>

Co-expression network between polyphenol metabolism and light signalling related genes. Co-expression data obtained from a co-expression database generated by ~1,400 of Affymetrix ATH1 microarrays was used in the construction of a co-expression network. Each node represents polyphenol metabolism (blue) and light signaling related genes (yellow).

ポリフェノール代謝と光シグナル伝達関連遺伝子との共発現ネットワーク。 Affymetrix ATH1マイクロアレイの-1,400によって生成された共発現データベースから得られた共発現データは、共発現ネットワークの構築に使用されました。 各ノードは、ポリフェノール代謝(青色)および光シグナル伝達関連遺伝子(黄色)を表す。

また、トマト果実では、転写因子に関連する機能ネットワークを解明し、代謝工学および代謝学上で実行されているプロジェクトを持っていますフェノール類の育種を支援(よく知られているそれは人間のための健康上の利点を持っているだけでなく、植物自体内のストレス応答を支援するために)。 シロイヌナズナでは、新規フェニルプロパノイドの単離、同定および機能特性評価に特に注意を払って–フェノールに関して同様のアプローチに従ってい

その他のグループ活動

Alisdair Fernieのグループは、EU Horizon2020チーミングプロジェクトPlantaSyst(SGA-CSA No664621およびNO739582under fpa No.664620)からの資金提供を受けて、現在ブルガリアのプロヴディフにある植物システム生物学およびバイオテクノロジーセンターの設立を支援している。

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