Proteomic studies of honeybee- and manually-collected pollen

Abstract

In this study a new approach to quantitative and qualitative proteomic evaluation of pollen of different botanical origin was proposed. A monofloral mixture of plum (Prunus) – 86.83 ± 0.70% and willow (Salix spp.) – 13.7 ± 0.30% pollen, and monofloral plum (Prunus) pollen collected by bees was studied. Other pollen was collected manually from pear (Pyrus communis), apple tree (Malus sylvestris), cherry (Prunus / Cerasus) and wild cherry (Prunus avium). Samples were made during an early spring plant blossom. Proteins isolated from pollen samples were fractionated by a two-dimensional electrophoresis (2-DE) and about 50 proteins were identified using mass spectrometry analysis. A three-dimensional (3-D) visualization of proteins was performed. The intensities of protein spots differed in the orchard pollen samples more than ten times. The biological functions of the identified proteins differ, i.e. they are involved in transcription / translation, metabolic and other cellular processes. The data revealed up-regulated process of the enzyme 5-methyltetrahydropteroyltriglutamate-homocysteine methyltransferase 1 in all pollen involved in methionine formation, which was the highest in monofloral orchard pollen collected by bees. This enzyme was identified in all the tested pollen. High level of expression of putative flavin-containing monooxygenase FMO GS-OX-like 11 protein was found in manually-collected pollen. This protein is important for plant protection against pathogens as well for plant hormone biosynthesis.

Sodų žiedadulkių proteomo (bendrojo baltymo) sudėtis nėra išsamiai aprašyta. Straipsnyje pateikta skirtingos botaninės kilmės žiedadulkių kiekybinė ir kokybinė proteominė analizė. Tirtos bičių surinktos slyvų (Prunus) bei blindžių (Salix spp.) monoflorinio mišinio ir monoflorinės slyvų (Prunus) žiedadulkės. Kitos žiedadulkės buvo surinktos rankomis ankstyvą pavasarį nuo įvairių vaismedžių nuskintų žiedų: kriaušių (Pyrus communis), obelų (Malus sylvestris), vyšnių (Prunus / Cerasus) ir trešnių (Prunus avium). Iš žiedadulkių mėginių išskirti baltymai buvo frakcionuoti taikant dvikryptę elektroforezę (2-D) ir identifikuoti taikant masių spektrometrinę analizę. Atliktas baltymų, kurių intensyvumas įvairiuose sodų žiedadulkių mėginiuose skyrėsi daugiau nei dešimt kartų, trimatis erdvinis vaizdinimas. Nustatyta, kad identifikuotų baltymų biologinės funkcijos skiriasi ir yra susijusios su transkripcija / transliacija, metaboliniais ir kitais ląsteliniais procesais. Tyrimo duomenys atskleidė, kad fermentas 5-methyltetrahydropteroyltriglutamato-homocysteino methyltransferazė 1, dalyvaujantis metionino susidarymo procese, aptiktas visose tirtose žiedadulkėse, tačiau jo raiška didžiausia bičių surinktose vaismedžių žiedadulkėse. Rankomis surinktose žiedadulkėse nustatyta didelė baltymo flavinmonooksigenazės (angl. flavin-containing monooxygenase FMO GS-OX-like 11) raiška, kuri yra svarbi augalų apsaugai nuo patogenų, taip pat hormonų biosintezei.