デルタ（1） - ピロリン-5-カルボキシレートシンテターゼのフィードバック阻害の除去は、プロリンの蓄積と浸透圧ストレスからの植物の保護の増加をもたらします

デルタ（1） - ピロリン-5-カルボン酸シンテターゼ（P5CS; ECが割り当てられていない）は、植物のプロリン（Pro）生合成の速度制限酵素であり、Proによるフィードバック阻害の対象となります。P5Cのフィードバック調節は、ストレス条件下で植物で失われることが示唆されています。ヴィニャアコニチフォリアP5Cの野生型型と変異型の酵素（P5CSF129A）を発現するトランスジェニックタバコ（ニコチアナタバカム）植物のPREレベルを比較しました。P5CSF129Aを発現するトランスジェニック植物は、V。Aconitifolia野生型P5Cを発現する植物よりも約2倍のPROを蓄積しました。この差は、200 mM NaClで処理された植物でさらに増加しました。これらの結果は、P5CSのフィードバック調節が、正常条件とストレス条件の両方で植物のPROのレベルを制御する役割を果たしていることを実証しました。また、PROの上昇は、マロンジアルデヒドの産生によって測定されるように、浸透圧ストレスに応答してフリーラジカルレベルを低下させ、最大200 mM NaClを含む培地で成長するトランスジェニック苗の能力を大幅に改善しました。これらの発見は、植物におけるPRO生合成の調節と、浸透圧ストレスによって誘発される酸化ストレスの減少におけるPROの役割に新たな光を当てました。

The Delta(1)-pyrroline-5-carboxylate synthetase (P5CS; EC not assigned) is the rate-limiting enzyme in proline (Pro) biosynthesis in plants and is subject to feedback inhibition by Pro. It has been suggested that the feedback regulation of P5CS is lost in plants under stress conditions. We compared Pro levels in transgenic tobacco (Nicotiana tabacum) plants expressing a wild-type form of Vigna aconitifolia P5CS and a mutated form of the enzyme (P5CSF129A) whose feedback inhibition by Pro was removed by site-directed mutagenesis. Transgenic plants expressing P5CSF129A accumulated about 2-fold more Pro than the plants expressing V. aconitifolia wild-type P5CS. This difference was further increased in plants treated with 200 mM NaCl. These results demonstrated that the feedback regulation of P5CS plays a role in controlling the level of Pro in plants under both normal and stress conditions. The elevated Pro also reduced free radical levels in response to osmotic stress, as measured by malondialdehyde production, and significantly improved the ability of the transgenic seedlings to grow in medium containing up to 200 mM NaCl. These findings shed new light on the regulation of Pro biosynthesis in plants and the role of Pro in reducing oxidative stress induced by osmotic stress, in addition to its accepted role as an osmolyte.