トランスジェニック六loid小麦からのハイブリッド高等分子量グルテニンサブユニットの原子力顕微鏡

ネイティブ形態の小麦グルテンの高分子量のグルテニンサブユニット（HMW-GS）は、小麦粉の弾力性を生じさせる分子間でジスルフィド結合されたポリマー系に組み込まれています。これらのタンパク質サブユニットは、約70 k-90 Kから分子量の範囲であり、小さなN末端およびC末端ドメインと、グルタミン、プロリン、グリシンが豊富な繰り返し配列で構成される大きな中央ドメインで構成されています。分子内および分子間ジスルフィド結合の形成に関与するシステインは、N末端ドメインとC末端ドメインに見られます。HMW-GSの繰り返しシーケンスドメインは、長さが50 nm近く、直径が2 nmの近くにあるロッドのようなベータスパイラルを形成するモデルが提案されています。非接触原子間力顕微鏡（NCAFM）を使用してこのモデルを調べて、サブユニットDY10のN末端ドメインがサブユニットDX5のN末端ドメインを置き換えたハイブリッドHMW-GSを画像化しようとしました。トランスジェニック小麦で過剰発現した導入遺伝子によってコードされるこのハイブリッドサブユニットは、in vivoでポリマー形態だけでなく、単一のジスルフィド結合がC末端ドメインをN末端ドメインにリンクするモノマーも形成するという異常な特徴を持っています。、通常、対応するシステイン側鎖によって形成される2つの分子間ジスルフィド結合を置き換えます。このようなモノマーサブユニットは、正常な小麦系統では観察されておらず、ポリマー形態のみが観察されていません。ネイティブの非還元されていない93 KモノマーのNCAFMは、さまざまな長さのフィブリルを示しましたが、約110 nmの長さは特に顕著でしたが、還元されたフォームは長さ約300 nm以上のロッド様構造を示しました。110 nmのフィブリルは、ジスルフィド結合モノマーの長さを表している可能性があります。この場合、ベータスパイラルモデルとは一致しませんが、ポリペプチド鎖、場合によってはポリプリンIIのより拡張された立体構造を支持します。

The high-molecular-weight glutenin subunits (HMW-GS) of wheat gluten in their native form are incorporated into an intermolecularly disulfide-linked, polymeric system that gives rise to the elasticity of wheat flour doughs. These protein subunits range in molecular weight from about 70 K-90 K and are made up of small N-terminal and C-terminal domains and a large central domain that consists of repeating sequences rich in glutamine, proline, and glycine. The cysteines involved in forming intra- and intermolecular disulfide bonds are found in, or close to, the N- and C-terminal domains. A model has been proposed in which the repeating sequence domain of the HMW-GS forms a rod-like beta-spiral with length near 50 nm and diameter near 2 nm. We have sought to examine this model by using noncontact atomic force microscopy (NCAFM) to image a hybrid HMW-GS in which the N-terminal domain of subunit Dy10 has replaced the N-terminal domain of subunit Dx5. This hybrid subunit, coded by a transgene overexpressed in transgenic wheat, has the unusual characteristic of forming, in vivo, not only polymeric forms, but also a monomer in which a single disulfide bond links the C-terminal domain to the N-terminal domain, replacing the two intermolecular disulfide bonds normally formed by the corresponding cysteine side chains. No such monomeric subunits have been observed in normal wheat lines, only polymeric forms. NCAFM of the native, unreduced 93 K monomer showed fibrils of varying lengths but a length of about 110 nm was particularly noticeable whereas the reduced form showed rod-like structures with a length of about 300 nm or greater. The 110 nm fibrils may represent the length of the disulfide-linked monomer, in which case they would not be in accord with the beta-spiral model, but would favor a more extended conformation for the polypeptide chain, possibly polyproline II.