米トレハロース-6-リン酸ホスファターゼの生化学的特性評価は、これらの植物酵素の特徴的な機能をサポートしています

トレハロースの実質的なレベルは、細菌、真菌、および無脊椎動物に蓄積し、そこでは貯蔵炭水化物として、または環境ストレスからの保護剤として機能します。高等植物では、トレハロースはかなり低いレベルで検出されます。したがって、この分子については、調節またはシグナル伝達機能が提案されています。多くの生物では、トレハロース-6-リン酸ホスファターゼは、トレハロース生合成の最終ステップを支配する酵素です。ここでは、OSTPP1とOSTPP2は、イネの栄養組織で発現する2つの主要なトレハロース-6-リン酸ホスファターゼ遺伝子であることを報告します。以前のOSTPP1研究から得られた結果と同様に、酵母トレハロース-6-リン酸ホスファターゼ変異体の補完分析と組換えタンパク質の活性測定は、OSPPP2が機能的トレハロース-6-リン酸ホスファターゼ酵素をコードすることを実証しました。OSTPP2の発現は、冷え出しや他の非生物的ストレスに応じて一時的に誘導されます。組換えOSTPP1およびOSTPP2の酵素特性は、トレハロース6-リン酸の厳密な基質特異性を明らかにし、トレハロース-6-リン酸ホスファターゼ酵素と比較して、トレハロース6-リン酸の約10倍低いK（M）値が明らかになりました。OSTPP1とOSTPP2は、微生物酵素とは明確に対照的であり、一般に不安定であり、50度Cで4分間熱処理を受けるとほとんど完全に失われた活動を失います。米トレハロース-6-リン酸ホスファターゼ酵素のこれらの特性は、非常に低い細胞基質濃度と厳密に調節された遺伝子発現と一致しています。これらのデータは、環境ストレスに応じたトレハロース生合成の植物固有の機能もサポートしています。

Substantial levels of trehalose accumulate in bacteria, fungi, and invertebrates, where it serves as a storage carbohydrate or as a protectant against environmental stresses. In higher plants, trehalose is detected at fairly low levels; therefore, a regulatory or signaling function has been proposed for this molecule. In many organisms, trehalose-6-phosphate phosphatase is the enzyme governing the final step of trehalose biosynthesis. Here we report that OsTPP1 and OsTPP2 are the two major trehalose-6-phosphate phosphatase genes expressed in vegetative tissues of rice. Similar to results obtained from our previous OsTPP1 study, complementation analysis of a yeast trehalose-6-phosphate phosphatase mutant and activity measurement of the recombinant protein demonstrated that OsTPP2 encodes a functional trehalose-6-phosphate phosphatase enzyme. OsTPP2 expression is transiently induced in response to chilling and other abiotic stresses. Enzymatic characterization of recombinant OsTPP1 and OsTPP2 revealed stringent substrate specificity for trehalose 6-phosphate and about 10 times lower K(m) values for trehalose 6-phosphate as compared with trehalose-6-phosphate phosphatase enzymes from microorganisms. OsTPP1 and OsTPP2 also clearly contrasted with microbial enzymes, in that they are generally unstable, almost completely losing activity when subjected to heat treatment at 50 degrees C for 4 min. These characteristics of rice trehalose-6-phosphate phosphatase enzymes are consistent with very low cellular substrate concentration and tightly regulated gene expression. These data also support a plant-specific function of trehalose biosynthesis in response to environmental stresses.