كانال‌هاي آبي NtPIP1;1 و NtPIP2;1 توزيع مكاني متفاوتي در سلول‌هاي گياه توتون دارند

NtPIP1;1 and NtPIP2;1 Aquaporins have Different Localization in Nicotiana tabacum Cells

هدف: حركت آب از عرض غشاهاي سلولي با حضور پروتيين‌هايي بنام ‌كانال آبي يا آكواپورين تسهيل مي‌شود. كانال‌‌هاي آبي غشاپلاسمايي گياهان به دو گروه PIP1s و PIP2s تقسيم مي‌شوند كه فعاليت انتقال آب متفاوتي را نشان مي‌دهند به طوري كه PIP1s غيرفعال بوده، در حاليكه PIP2s افزايش قابل توجهي را در ضريب نفوذپذيري آبي اسموتيك غشا (Pf) موجب مي‌شود. اين تفاوت در فعاليت انتقال آب آن‌ها مي‌تواند ناشي از مكان متفاوت آن‌ها در سلول باشد. هدف از اين تحقيق بررسي مكان درون سلولي دو كانال آبي NtPIP1;1 (عضو گروه PIP1s) و NtPIP2;1 (عضو گروه PIP2s) در سلول‌هاي زنده مزوفيل برگ گياه توتون است. مواد و روش‌ها: در اين مطالعه تجربي توالي cDNA دو كانال آبي به توالي ژن كد كننده پروتيين فلورسانت سبز (GFP) متصل گرديد و به طور موقتي در پروتوپلاست‌هاي تهيه شده از مزوفيل برگ توتون بيان شدند. سپس با استفاده از طول موج برانگيختگي نور آبي مكان درون سلولي اين دو كانال آبي در زير ميكروسكوپ فلورسانس بررسي شد. نتايج: نتايج نشان داد كه NtPIP1;1 در ساختارهاي غشايي داخل سلول باقي مانده در حالي‏كه NtPIP2;1 به غشا پلاسمايي منتقل مي‌شود. بيان همزمان وكتور‌هاي حامل توالي NtPIP1;1-GFP و HDEL-YFP (نشانگر شبكه اندوپلاسمي متصل به پروتيين با فلورسانس زرد) در پروتوپلاست‌ها نشان داد كه NtPIP1;1 در مكان‌هايي مشابه با HDEL (ليزين- آسپارتيك اسيد- گلوتاميك اسيد-لوسين) در سلول قرار مي‌گيرد. نتيجه گيري: كانال آبي NtPIP2;1 به غشا پلاسمايي سلول مستقر شده در حالي‏كه NtPIP1;1 در داخل شبكه آندوپلاسمي باقي مانده و به غشا پلاسمايي منتقل نمي‌شود و به همين دليل فاقد فعاليت انتقال آب است.

Aim: Movement of water across cellular membranes is facilitated by the presence of water channels named aquaporins. Plant plasma membrane intrinsic proteins (PIPs) fall into two groups, PIP1s and PIP2s that exhibit different water channel activities. So PIP1s are inactive, whereas PIP2s induce a marked increase in the membrane osmotic water permeability coefficient, Pf. This difference may be due to their subcellular localization. The aim of this research was to determine the subcellular localization of NtPIP1;1 and NtPIP2;1 in living tobacco cells. Material and methods: In this experimental study, NtPIPs cDNA sequences were fused to green fluorescent protein gene and expressed transiently in tobacco mesophyll protoplasts. Then, cellular localization of aquaporins was investigated using fluorescent microscope under blue excitation wavelength. Results: When expressed alone, NtPIP1;1 fusion protein was retained in the internal membrane structures, whereas NtPIP2;1 was found in membrane structure within the cell. To identify the internal structures containing NtPIP1;1 fusion proteins, NtPIP1;1-GFP was co-expressed in tobacco protoplasts with the YFP::HDEL protein, an ER marker. As shown, NtPIP1;1-GFP and YFP::HDEL colocalized. Conclusion: NtPIP2;1 was transported to plasma membrane, but NtPIP1 was retained in the ER of tobacco protoplasts so showed no water transport activity. Keywords: Aquaporin, Green Fluorescent Protein, Yellow Fluorescent Protein, Tobacco, Water Channel