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Analyzing the action of evolutionarily conserved modules on HMW-GS 1Ax1 promoter activity.
Plant Molecular Biology ( IF 5.1 ) Pub Date : 2019-12-09 , DOI: 10.1007/s11103-019-00943-6
Luning Duan 1 , Shichen Han 1 , Ke Wang 2 , Peihong Jiang 1 , Yunsong Gu 1 , Lin Chen 1 , Junyi Mu 1 , Xingguo Ye 2 , Yaxuan Li 1 , Yueming Yan 1 , Xiaohui Li 1
Affiliation  

The specific and high-level expression of 1Ax1 is determined by different promoter regions. HMW-GS synthesis occurs in aleurone layer cells. Heterologous proteins can be stored in protein bodies. High-molecular-weight glutenin subunit (HMW-GS) is highly expressed in the endosperm of wheat and relative species, where their expression level and allelic variation affect the bread-making quality and nutrient quality of flour. However, the mechanism regulating HMW-GS expression remains elusive. In this study, we analyzed the distribution of cis-acting elements in the 2659-bp promoter region of the HMW-GS gene 1Ax1, which can be divided into five element-enriched regions. Fragments derived from progressive 5' deletions were used to drive GUS gene expression in transgenic wheat, which was confirmed in aleurone layer cells, inner starchy endosperm cells, starchy endosperm transfer cells, and aleurone transfer cells by histochemical staining. The promoter region ranging from - 297 to - 1 was responsible for tissue-specific expression, while fragments from - 1724 to - 618 and from - 618 to - 297 were responsible for high-level expression. Under the control of the 1Ax1 promoter, heterologous protein could be stored in the form of protein bodies in inner starchy endosperm cells, even without a special location signal. Our findings not only deepen our understanding of glutenin expression regulation, trafficking, and accumulation but also provide a strategy for the utilization of wheat endosperm as a bioreactor for the production of nutrients and metabolic products.

中文翻译:

分析进化保守模块对 HMW-GS 1Ax1 启动子活性的作用。

1Ax1 的特异性和高水平表达由不同的启动子区域决定。HMW-GS 合成发生在糊粉层细胞中。异源蛋白质可以储存在蛋白质体中。高分子量麦谷蛋白亚基(HMW-GS)在小麦及相关物种的胚乳中高度表达,其表达水平和等位基因变异影响面粉的面包制作质量和营养品质。然而,调节 HMW-GS 表达的机制仍然难以捉摸。在本研究中,我们分析了 HMW-GS 基因 1Ax1 的 2659-bp 启动子区域中顺式作用元件的分布,该区域可分为五个元件富集区域。来自进行性 5' 缺失的片段被用于驱动转基因小麦中的 GUS 基因表达,这在糊粉层细胞中得到了证实,组织化学染色显示内层淀粉胚乳细胞、淀粉胚乳转移细胞和糊粉转移细胞。- 297 至 - 1 的启动子区域负责组织特异性表达,而 - 1724 至 - 618 和 - 618 至 - 297 的片段负责高水平表达。在 1Ax1 启动子的控制下,即使没有特殊的定位信号,异源蛋白也可以以蛋白体的形式储存在内部淀粉胚乳细胞中。我们的研究结果不仅加深了我们对麦谷蛋白表达调控、运输和积累的理解,而且还为利用小麦胚乳作为生产营养物质和代谢产物的生物反应器提供了策略。- 297 至 - 1 的启动子区域负责组织特异性表达,而 - 1724 至 - 618 和 - 618 至 - 297 的片段负责高水平表达。在 1Ax1 启动子的控制下,即使没有特殊的定位信号,异源蛋白也可以以蛋白体的形式储存在内部淀粉胚乳细胞中。我们的研究结果不仅加深了我们对麦谷蛋白表达调控、运输和积累的理解,而且还为利用小麦胚乳作为生产营养物质和代谢产物的生物反应器提供了策略。- 297 至 - 1 的启动子区域负责组织特异性表达,而 - 1724 至 - 618 和 - 618 至 - 297 的片段负责高水平表达。在 1Ax1 启动子的控制下,即使没有特殊的定位信号,异源蛋白也可以以蛋白体的形式储存在内部淀粉胚乳细胞中。我们的研究结果不仅加深了我们对麦谷蛋白表达调控、运输和积累的理解,而且还为利用小麦胚乳作为生产营养物质和代谢产物的生物反应器提供了策略。即使没有特殊的定位信号,异源蛋白也可以以蛋白体的形式储存在内层淀粉胚乳细胞中。我们的研究结果不仅加深了我们对麦谷蛋白表达调控、运输和积累的理解,而且还为利用小麦胚乳作为生产营养物质和代谢产物的生物反应器提供了策略。即使没有特殊的定位信号,异源蛋白也可以以蛋白体的形式储存在内层淀粉胚乳细胞中。我们的研究结果不仅加深了我们对麦谷蛋白表达调控、运输和积累的理解,而且还为利用小麦胚乳作为生产营养物质和代谢产物的生物反应器提供了策略。
更新日期:2019-12-09
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