Role aktinového cytoskeletu při umisťování auxinových přenašečů v plazmatické membráně.

• Thesis title in Czech: Role aktinového cytoskeletu při umisťování auxinových přenašečů v plazmatické membráně.
• Thesis title in English: The role of actin cytoskeleton in the targeting of auxin carriers to the plasma membrane.
• Key words: auxin, cytoskelet, auxinové přenašeče, plazmatická membrána
• English key words: auxin, cytoskeleton, auxin carriers, plasma membrane
• Academic year of topic announcement: 2018/2019
• Thesis type: diploma thesis
• Thesis language: čeština
• Department: Department of Experimental Plant Biology (31-130)
• Supervisor: RNDr. Jan Petrášek, Ph.D.
• Author: hidden - assigned by the advisor
• Date of registration: 25.10.2018
• Date of assignment: 25.10.2018
• Date of electronic submission: 11.08.2022
• Date of proceeded defence: 12.09.2022
• Opponents: Mgr. Markéta Pernisová, Ph.D.
• Advisors: Judith Garcia Gonzalez, M.Sc.

References

Literatura:
Brunoud G, Wells DM, Oliva M, Larrieu A, Mirabet V, Burrow AH, Beeckman T, Kepinski S, Traas J, Bennett MJ, et al. 2012. A novel sensor to map auxin response and distribution at high spatio-temporal resolution. Nature 482: 103–6.
Belteton, S. A., M. G. Sawchuk, B. S. Donohoe, E. Scarpella & D. B. Szymanski (2018) Reassessing the Roles of PIN Proteins and Anticlinal Microtubules during Pavement Cell Morphogenesis. Plant Physiol, 176, 432-449.
Fendrych M, Leung J, Friml J. 2016. Tir1/AFB-Aux/IAA auxin perception mediates rapid cell wall acidification and growth of Arabidopsis hypocotyls. eLife 5: 1–18.
Gjetting KS, Ytting CK, Schulz A, Fuglsang AT. 2012. Live imaging of intra- and extracellular pH in plants using pHusion, a novel genetically encoded biosensor. Journal of Experimental Botany 63:3207–3218. doi: 10.1093/ jxb/ers040
Le, J., X. G. Liu, K. Z. Yang, X. L. Chen, J. J. Zou, H. Z. Wang, M. Wang, S. Vanneste, M. Morita, M. Tasaka, Z. J. Ding, J. Friml, T. Beeckman & F. Sack (2014) Auxin transport and activity regulate stomatal patterning and development. Nat Commun, 5, 3090.
Liao C-Y, Smet W, Brunoud G, Yoshida S, Vernoux T, Weijers D. 2015. Reporters for sensitive and quantitative measurement of auxin response. Nature Methods 12.
Zhu J, Geisler M. 2015. Keeping it all together: auxin–actin crosstalk in plant development. Journal of Experimental Botany 66: 4983–4998.

Preliminary scope of work

Auxin hraje významnou roli ve vývoji rostlin, zejména prostřednictvím jeho účinku na genovou expresi i řadu rychlejších dějů, které jsou přímo závislé na jeho koncentraci. Proto je směrovaný transport auxinu z buňky do buňky, zajišťovaný specifickými přenašeči v plazmatické membráně, tak důležitý pro koordinaci mnoha morfogenních stimulů. Přenos auxinu z buněk zajišťují proteiny z rodiny PIN-FORMED (PIN) a ABC přenašeče typu B (ABCB), přenos do buněk pak proteiny z rodiny AUX1/LAX. Lokalizace auxinových přenašečů přímo ovlivňuje výslednou koncentraci auxinu uvnitř buňky, která je pak určující pro mnoho procesů, které zahrnují i specifickou přestavbu cytoskeletální sítě. Ačkoliv se dá předpokládat, že lokalizace auxinových přenašečů a jejich množství v plazmatické membráně jsou určovány především aktinovým cytoskeletem a jeho rolí v procesech váčkového transportu, není v současné době tento vztah stále vyjasněn. Literatura též uvádí řadu příkladů, které naopak dokumentují účinky auxinu na stav aktinové sítě (pro přehled Zhu a Geisler, 2015), často poměrně protichůdné. Plánovaná diplomová práce se proto soustředí na pochopení role aktinového cytoskeletu při lokalizaci auxinových přenašečů v buňkách pokožky velmi mladých děložních listů Arabidopsis thaliana. Lokalizace auxinových přenašečů PIN1, PIN3, PIN4 a PIN7 bude mikroskopicky pozorována v prvotních fázích vývoje těchto buněk, tj. před a v průběhu jejich expanze. Současné znalosti tohoto procesu totiž naznačují, že právě zde lze dobře dokumentovat jak důležitost auxinových přenašečů, tak samotné aktinové sítě. Rostliny nesoucí vícenásobné mutace pin1/pin3/pin4/pin7 mají nápadně sníženou schopnost buněčné expanze (Belteton et al., 2018), což naznačuje, že se v této expanzi může uplatňovat proces auxinem stimulovaného okyselování buněčné stěny, podobně jako v případě buněk hypokotylu (Fendrych et al., 2016). Z našich předběžných výsledků plyne, že mutace v jednotlivých podjednotkách aktin nukleačního komplexu ARP2/3 způsobují snížení koncentrace PIN3 na membránách epidermálních buněk v průběhu jejich expanze, která je v těchto mutacích ještě posílena. Je tedy pravděpodobné, že zde dochází k hromadění auxinu uvnitř buněk a stimulaci aktivity H⁺ ATPázové aktivity, která stimuluje buněčnou expanzi. Role aktinu tedy pravděpodobně spočívá v udržování míry jejich expanze prostřednictvím udržování správného množství proteinů PIN na jejich membránách. Tato pracovní hypotéza bude testována v pokožce mladých děložních listů rostlin nesoucích mutace v proteinech zprostředkovávajících aktinovou dynamiku (arpc4, arpc5, arp2, myoXI3K, act2, act7, act11) v kombinaci s fluorescenčně označenými proteiny PIN a AUX/LAX. Připraveny a testovány budou též linie nesoucí markery pro zobrazení auxinové odpovědi (R2D2, DR5v2, DR5rev-GFP) (Liao et al., 2015; Brunoud et al., 2012) a pro stanovení pH buněčné stěny (apo-pHusion, Gjetting et al., 2012).

Preliminary scope of work in English

TBD