トウモロコシ穀物の胚乳におけるアリューロン細胞の発達に必要な欠陥カーネル1（DEK1）遺伝子は、カルパイン遺伝子スーパーファミリーの膜タンパク質をコードします

穀物の胚乳は、食物、飼料、産業原料にとって最も重要な再生可能資源の1つです。これは、4つの三倍体細胞タイプ、すなわち、アリューロン、澱粉質胚乳、透過細胞、および周囲の胚の細胞で構成されています。トウモロコシでは、アリウロン層は厚い1つの細胞層であり、胚乳の周囲のほとんどを覆っています。トウモロコシの細胞の運命の仕様は、腫瘍壊死因子受容体様受容体キナーゼCrinklyの活性化を通じて発生することが提案されています。アリューロン細胞の発達に不可欠な2番目のトウモロコシ遺伝子は、欠陥のあるカーネル1（DEK1）です。ここでは、Dek1が動物の子calと高い相同性を共有していることを示します。予測される2,159-AA DEK1タンパク質には、21の膜貫通領域、細胞外ループ、および動物のM-カルパインのドメインIIと高い相同性を共有するシステインプロテイナーゼドメインがあります。Dek1は、外部胚乳表面と接触することにより、システインプロテイナーゼの活性化を通じてCR4によって課されるアリューロン細胞の運命を維持および制限するように機能することを提案します。Dek1は、植物のカルパインスーパーファミリーの唯一のメンバーであるように思われます。シロイヌナズナDek1は、トウモロコシDEK1と70％の全体的なアイデンティティを共有しています。トウモロコシとシロイヌナズナのほとんどの植物組織におけるDEK1の発現、および被子植物や育成物を含むさまざまな高等植物におけるその存在は、DEK1が植物シグナルの伝達において保存された役割を果たすことを示唆しています。

Endosperm of cereal grains is one of the most important renewable resources for food, feed, and industrial raw material. It consists of four triploid cell types, i.e., aleurone, starchy endosperm, transfer cells, and cells of the embryo surrounding region. In maize, the aleurone layer is one cell layer thick and covers most of the perimeter of the endosperm. Specification of maize aleurone cell fate is proposed to occur through activation of the tumor necrosis factor receptor-like receptor kinase CRINKLY4. A second maize gene essential for aleurone cell development is defective kernel 1 (dek1). Here we show that DEK1 shares high homology with animal calpains. The predicted 2,159-aa DEK1 protein has 21 transmembrane regions, an extracellular loop, and a cysteine proteinase domain that shares high homology with domain II of m-calpain from animals. We propose that DEK1 functions to maintain and restrict the aleurone cell fate imposed by CR4 through activation of its cysteine proteinase by contact with the outer endosperm surface. DEK1 seems to be the only member of the calpain superfamily in plants, Arabidopsis DEK1 sharing 70% overall identity with maize DEK1. The expression of dek1 in most plant tissues in maize and Arabidopsis, as well as its presence in a variety of higher plants, including angiosperms and gymnosperms, suggests that DEK1 plays a conserved role in plant signal transduction.