ジャガイモ塊茎におけるムンビーンペクチンアセチルエステラーゼの発現：細胞壁ポリマーと塊茎の機械的特性のアセチル化への影響

顆粒結合アセチルエステラーゼ（CAA67728）は、顆粒結合デンプンシンターゼプロモーターまたはパタチンプロモーターの制御下で、ジャガイモ（トゥベロサム太陽光）の塊茎で異種発現して、細胞壁および組織の特性のO-アセチル化の重要性を促進しました。組換え塊茎は、見かけの巨視的な表現型を示さなかった。酵素は、高イオン強度バッファーを使用してトランスジェニック塊茎から回収され、抽出物は一連のペクチン基質に対して活性でした。塊茎細胞壁材料（CWM）のアセチル化の程度（DA）の39％の減少によって示されるように、形質転換体では細胞壁多糖のin vivo脱アセチル化が発生しました。エンドポリガラクロナーゼとペクチンメチルエステラーゼの組み合わせを使用したCWMの処理は、野生型と比較して、形質転換された組織からより多くのペクチンポリマーを抽出しました。ペクチンアセチルエステラーゼ（DAの68％減少）の最大の効果は、この抽出の残基で見られ、酵素が細胞壁にしっかりと結合しているアセチル化ペクチンで優先的に活性であることを示唆しています。塊茎の機械的特性に対するアセチル化の影響は、圧縮下での故障のテストと粘弾性弛緩スペクトルの決定によって調査されました。これらのテストは、急速に緩和する粘弾性成分の変化の結果として、脱アセチル化が硬い塊茎組織とより強い細胞壁マトリックスをもたらすことを示唆しました。これらの結果は、原発性細胞壁におけるペクチンアセチル化の役割と、ジャガイモ繊維の産業用使用に対するその意味に関連して議論されています。

A mung bean (Vigna radiata) pectin acetyl esterase (CAA67728) was heterologously expressed in tubers of potato (Solanum tuberosum) under the control of the granule-bound starch synthase promoter or the patatin promoter in order to probe the significance of O-acetylation on cell wall and tissue properties. The recombinant tubers showed no apparent macroscopic phenotype. The enzyme was recovered from transgenic tubers using a high ionic strength buffer and the extract was active against a range of pectic substrates. Partial in vivo de-acetylation of cell wall polysaccharides occurred in the transformants, as shown by a 39% decrease in the degree of acetylation (DA) of tuber cell wall material (CWM). Treatment of CWM using a combination of endo-polygalacturonase and pectin methyl esterase extracted more pectin polymers from the transformed tissue compared to wild type. The largest effect of the pectin acetyl esterase (68% decrease in DA) was seen in the residue from this extraction, suggesting that the enzyme is preferentially active on acetylated pectin that is tightly bound to the cell wall. The effects of acetylation on tuber mechanical properties were investigated by tests of failure under compression and by determination of viscoelastic relaxation spectra. These tests suggested that de-acetylation resulted in a stiffer tuber tissue and a stronger cell wall matrix, as a result of changes to a rapidly relaxing viscoelastic component. These results are discussed in relation to the role of pectin acetylation in primary cell walls and its implications for industrial uses of potato fibres.