Legumin, vicilin and proteins similar to them in the seeds of some species of theViciaceae family (a comparative serological study)

Abstract

Bylo provedeno vzájomné porovnání imunochemické podobnosti bílkovin leguminu, vicilinu a albuminové frakee ze semen hrachu (Pisum sativum Poir). Legumin a vicilin jsou globuliny s odlišnými fysikálními vlastnostmi, ale zdá se s částečnou imunochemickou podobností. Toto bylo zjištěno křížovými serologickými reakcemi. Albuminy ze semen hrachu mají naproti tomu nejen fysikální vlastnosti odlišné, ale nevykazují ani imunochemickou podobnost s globuliny. Byla hledána imunochemická specifita leguminu a vicilinu v globulinových frakeích semen dalších druhů čelediViciaceae: u zástupců roduLens, Vicia, Lathyrus, Pisum, Cicer, Medicago, Trifolium, Lupinus Phaseolus aGlycine. Legumin a vicilin více nebo méně podobný hrachovému leguminu a vicilinu je přítomen u všech sledovaných zástupců tribuVicieae (tj. u zástupců roduPisum, Lens, Vicia, Lathyrus, Cicer); u sledovaných zástupců tribuTrifolieas (tj. u zástupců roduMedicago aTrifolium) je pouze vicilinu podobná bílkovina; u sledovaných zástupců tribuGenisteae aPhaseoleae bílkoviny podobné leguminu i vicilinu chybějí. U všech sledovaných zástupců tribuVicieae (Pisum sativum Poir,Lens culinaris Med.,Lathyrus clymenum L.,Lathyrus sativus L.,Lathyrus silvester L.,Lathyrus odoratus L.,Vicia faba L.,Vicia sativa L.,Cicer arietinum L.), leguminoidní i vicilinoidní bílkovinné znaky v různém stupni zastoupeny jsou a tedy ani v těchto případech jsmo neobjevili případ připomínajíci ztrátovou mutaci bílkovinných znaků. Jsme proto přesvědčeni, že možno předpokládat toto zevšcobecnění: TribusVicieae je charakterisován přítomností bílkovinných znaků leguminu a vicilinu (nebo jim porněrně podobných bílkovin); tribusTrifolieae je charakterisován přítomností bílkovinných znaků podobných vicilinu; u tribuGenisteae aPhaseoleae leguminoidní a vicilinoidní znaky chybějí. Vzhledem k podobnosti bílkovin u tribuVicieae aTrifolieae nemůžeme než předpokládat, že mezi tribemVicieae aTrifolieae existují užší fylogenetické svazky než mezi tribemVicieae aPhaseoleae, příp.Genisteae. Legumin a vicilin jsou zároveň příkladem bílkovinných znaků s poměrně velkou šíří výskytu (tyto bílkovinné znaky navzájem poměrně podobné jsou přítomny u sledovaných zástupců příbuzných rodů až i tribů). Dále je možno předpokládat na základě nestejného rozšíření bílkovin leguminu a vicilinu ve sledovaných příbuzných tribech (vicilin má širší výskyt), že obě bílkoviny se nevyvíjely paralelně, nýbrž že jsou nestejného fylogenetického stáří. Můžeme předpokládat, že vicilin je relativně fylogeneticky starší bílkovinný znak než legumin nebo že fylogenetická diferenciace leguminu byla relativně rychlejší než diferenciace vicilinu. A comparison of the immunochemical similarities in the proteins legumin and vicilin and the albumin fraction of pea seeds (Pisum sativum Poir), was carried out. Legumin and vicilin are globulins with different physical properties, but probably with a certain degree of immunochemical similarity as shown by serological cross reactions. Albumins from the pea seeds, on the contrary, have not only different physical properties but they also do not even show any immunochemical similarity to globulins. Immunochemical specificity of legumin and vicilin in the globulin fractions of the seeds of further species of the familyViciaceae was sought: in representatives of the genusLens, Vicia, lathyrus, Pisum, Cicer, Medicago, Trifolium, Lupinus, Phaseolus andGlycine. Legumin and vicilin more or less similar to that of peas are present in all the observed representatives of the tribeVicieae (that is in some species of the genusPisum, Lens, Vicia, Lathyrus, Cicer); in observed representatives of the tribeTrifolieae (i.e. in species of the genusMedicago andTrifolium) the only protein is similar to vicilin; in investigated species of the tribeGenisteae andPhaseoleae, proteins similar to legumin and vicilin are missing. In all observed representatives of the tribeVicieae (Pisum sativum Poir,Lens culinaris Med.,Lathyrus clymenum L.,Lathyrus sativus L.,Lathyrus silvester L.,Lathyrus odoratus L.,Vicia faba L.,Vicia sativa L.,Cicer arietinum L.), indications of leguminoid and vicilinoid protein characters are present in varying degrees and thus even here no cases resembling loss mutation of protein characters were discovered. The following generalisations may thus be made: the tribeVicieae is characterised by the presence of leguminoid and vicilinoid proteins (or proteins rather like them): the tribeTrifolieae is characterised by the presence of proteins similar to vicilin: in the tribeGenisteae andPhaseoleae, leguminoid and vicilinoid characters are missing. Because of the similarity of proteins in the tribesVicieae andTrifolieae, closer phylogenetic relations can be assumed to exist between the tribesVicieae andTrifolieae than between the tribesVicieae andPhaseoleae orGenisteae. Legumin and vicilin are at the same time examples of protein characters with a relatively wide occurrence (these protein characters rather resembling each other are present in all the representatives of the related genera and tribes studied). Further it can be assumed on the basis of unequal distribution of the proteins legumin and vicilin in the related tribes investigated (vicilin has a wider occurrence), that both proteins have not developed in parallel, but that they apparently are of unequal phylogenetic age. And it may be concluded either that vicilin is relatively a more primitive protein character than legumin or that phylogenetic differentiation of legumin was relatively more rapid than such differentiation of vicilin. Осуществлено взаимное сравнение иммунохимического сходства белков легумина, вицилина и альбуминовой фракции из семян гороха (Pisum sativum Poir). Легумин и вицилин являются глобулинами с разными физическими свойствами, однако, возможно, что они обладают частичным иммунохимическим сходством. Данный факт установлен при помощи перекрестных серологических реакций. Альбумины из семян гороха, напротив того, отличаются не только физическими свойствами, но не оказывают даже иммунохимического сходства с глобулинами. Искалась иммунохимическая специфичность легумина и вицилина в глобулиновых фракциях семян других впдов семействаViciaceae: у представителей родовLens, Vicia, Lathyrus, Pisum, Cicer, Medicago, Trifolium, Lupinus, Phaseolus, Glycine. Легумин и вицилин в большей или меньшей стенени похожий на легумин и вицилин гороха присутствует у всех изучаемых представителей трибыVicieae (т. е. у представителей родовPisum, Lens, Vicia, Lathyrus, Cicer); у изучаемых представителей трибыTrifolieae (т. е. у представителей родаMedicago иTrifolium) присутствует только на вицилин похожийбелок; у изучаемых представителей трибыGenisteae иPhaseoleae белки похожие на легумин и вицилин отсутствуют. У всех изучаемых представителей трибыVicieae (Pisum sativum Poir.,Lens culinaris Med.,Lathyrus clymenum L.,Lathyrus sativus L.,Lathyrus silvester L.,Lathyrus odoratus L.,Vicia faba L.,Vicia sativa L.,Cicer arietinum L.) легуминоидные и вицилиноидные белковые признаки в разной степени присутствуют, следовательно, даже в этих случаях нами не найден случай, напоминающий мутацию потери белковых признаков. Мы поэтому убеждены, что возможно предполагать следующее обобщение: ТрибаVicieae характеризуется присутствием белковых признаков легумина и вицилина (или похожих на них белков); трибаTrifolieae характеризована присутствием белковых признаков похожих на вицилин; у трибыGenisteae иPhaseoleae легуминоидные и випилиноидные признаки отсутствуют. В связи с подобностью белков трибыVicieae иTrifolieae нельзя не предполагать, что между трибойVicieae иTrifolieae существуют более узкие филогенетические связи чем между трибойVicieae иPhaseoleae, илиGenisteae. Легумин и вицилин являются вместе с тем примером белковых признаков с большим диапазоном распространения (эти белковые признаки сравнительно взаимно похожие присутствуют у изучаемых представителей родственных родов, даже и триб). Исходя из большей ширины появления вицилина по сравнению с легумином в области родственных таксонов можно предполагать, что вицилин является филогенетически относительно старшим белковым знаком и что видимо легумин дифференцировал позднее. Возможно что филогенетическая дифференциация легуминового белка протекает более быстрым темном чем филогенетическая дифференциация вицилинового белка. Следствием этих явлений является одинаковый результат, э. зн. неодинаковое распределение вицилина и легумина в области родственных таксонов.