velikost textu

Molecular mechanism of transport of plant hormone auxin into cells

Upozornění: Informace získané z popisných dat či souborů uložených v Repozitáři závěrečných prací nemohou být použity k výdělečným účelům nebo vydávány za studijní, vědeckou nebo jinou tvůrčí činnost jiné osoby než autora.
Název:
Molecular mechanism of transport of plant hormone auxin into cells
Název v češtině:
Molekulární mechanismus transportu rostlinného hormonu auxinu do buněk
Typ:
Disertační práce
Autor:
Mgr. Martina Laňková, Ph.D.
Školitel:
prof. RNDr. Eva Zažímalová, CSc.
Oponenti:
prof. RNDr. Marie Stiborová, DrSc.
prof. RNDr. Zdeněk Opatrný, CSc.
Konzultanti:
RNDr. Jan Petrášek, Ph.D.
Mgr. Lucie Perry, Dr.
Id práce:
82858
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Katedra biochemie (31-250)
Program studia:
Biochemie (P1406)
Obor studia:
-
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
12. 9. 2011
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Angličtina
Klíčová slova:
přenašeče auxinu do buňky, polární transport, tabák, Arabidopsis
Klíčová slova v angličtině:
auxin influx carriers, polar transport, tobacco, Arabidopsis
Abstrakt:
ABSTRAKT Nerovnoměrná distribuce regulátoru růstu rostlin (fytohormonu) auxinu zprostředkovává mnoho základních procesů ve vývoji rostlin. Auxin je transportován v rostlinném těle buď vaskulárním systémem nebo z buňky do buňky prostřednictvím tzv. polárního transportum auxinu (PAT). PAT zahrnuje pasivní transport auxinu do buněk difuzí kombinovaný s aktivním přenosem auxinových molekul prostřednictvím specializovaných přenašečů auxinu do buňky a z buňky. Tato práce je zaměřena na studium procesů podílejících se na přenosu auxinu do rostlinných buněk. Na základě molekulárně-biologické a biochemické charakterizace byla potvrzena funkce proteinu PaLAX1 z plané třešně Prunus avium jako přenašeče auxinu do buněk. Izolovaná cDNA genu PaLAX1 a jeho proteinové produkty jsou velmi podobné sekvencím cDNA a odpovídajících proteinových produktů genů rodiny AUX1/LAX z modelové rostliny A. thaliana, které kódují přenašeče auxinu do buněk. Na úrovni orgánů a jednotlivých buněk jsme prokázali, že nadprodukce proteinu PaLAX1 v transgenních liniích způsobuje zvýšení obsahu nativního auxinu kyseliny indol-3-octové i zvýšený příjem syntetického auxinu, kyseliny 2,4-dichlorfenoxyoctové. Dále byl zkoumán mechanismus účinku inhibitorů přenašeče auxinu do buňky kyseliny 1- naftoxyoctové (1-NOA), kyseliny 2-naftoxyoctové (2-NOA), a kyseliny 3-chlor-4- hydroxyfenyloctové (CHPAA) pomocí měření kinetiky akumulace auxinu v buňkách, fenotypovou analýzou buněk, a studiem lokalizace přenašečů auxinu AUX1 a PIN1 z A. thaliana, heterologně exprimovaných v buňkách tabáku (Nicotiana tabacum). Nejúčinnější inhibitor, 1-NOA, byl schopen zablokovat činnost nejen přenašečů auxinu do buňky, ale i z buňky, zatímco 2-NOA a CHPAA přednostně inhibovaly transport auxinu do buňky. Dále bylo zjištěno, že způsob účinku 1-NOA a 2-NOA může být spojen s dynamikou plasmatické membrány. CHPAA dynamiku plasmatické membrány významně neovlivňovala, a proto může být považována za nejspolehlivější inhibitor přenosu auxinu do buňky. Dále byla charakterizována činnost přenašečů auxinu do buňky v suspenzní kultuře A. thaliana. Akumulační testy odhalily aktivní transport jak pro 2,4-D tak pro další syntetický auxin kyselinu naftalen-1-octovou (NAA). Navíc se ukázalo, že přenašeč auxinu do buňky AUX1 má vyšší afinitu k 2,4-D, zatímco NAA vstupuje do buněk pravděpodobně prostřednictvím jiných přenašečů (typu LAX nebo ABCB). Poslední část práce byla zaměřena na získání kvantitativních údajů o různých způsobech transportu 2,4-D přes plasmatickou membránu. Tyto údaje budou sloužit jako vstupní data pro matematické modelování procesů podílejících se na transportu 2,4-D na úrovni jednotlivé buňky.
Abstract v angličtině:
ABSTRACT The non-uniform distribution of the plant growth regulator (phytohormone) auxin is known to mediate many fundamental processes in plant development. Auxin is transported through the plant body either via vascular pathways or from cell to cell by specialized polar auxin transport machinery. This machinery consists of a balanced system of passive diffusion combined with the activities of auxin influx and efflux carriers. This work is focused on the processes that are involved in the uptake of auxin into plant cells. On the basis of molecular-biological and biochemical characterization, the function as an auxin influx carrier was confirmed for PaLAX1 protein from wild cherry (Prunus avium). The sequences of isolated cDNA of the PaLAX1 gene and of its protein product are highly similar to both the cDNAs and the corresponding protein products of the AUX1/LAX-type genes, coding for putative auxin influx carriers in model plant A. thaliana. On the level of organs and single cells, we have shown that the overproduction of PaLAX1 in transgenic lines resulted in an increase of the content of native auxin indole-3-acetic acid as well as of the uptake of synthetic auxin, 2,4-dichlorophenoxyacetic acid. Further, the mechanism of action of putative auxin influx inhibitors 1-naphthoxyacetic acid (1-NOA), 2-naphthoxyacetic acid (2-NOA), and 3-chloro-4-hydroxyphenylacetic acid (CHPAA) was examined by direct measurements of kinetics of auxin accumulation, cellular phenotypic analysis, as well as by localization studies of the A. thaliana auxin carriers heterologously expressed in tobacco (Nicotiana tabacum) suspension-cultured cells. The most potent inhibitor, 1-NOA, blocked the activities of both auxin influx and efflux carriers, whereas 2-NOA and CHPAA inhibited preferentially auxin influx. The mode of action of 1- NOA and 2-NOA has been shown to be linked with the dynamics of the plasma membrane while CHPAA has no obvious influence on membrane dynamics; therefore, CHPAA seems to be the most reliable auxin influx inhibitor. We have also characterized the activity of auxin influx carriers in the cell-based system other than tobacco - i.e. in the A. thaliana cell suspension. Based on accumulation assays the active, carrier-driven transport of both 2,4-D and other synthetic auxin, naphthalene-1-acetic acid (NAA) into Arabidopsis cells was demonstrated. The AUX1 carrier had higher affinity to 2,4-D whereas NAA was better substrate for other influx carriers (of the LAX or ABCB type). Finally, quantitative data for 2,4-D transport at the cellular level has been provided; this data will serve as an input for mathematical modelling of processes involved in 2,4-D transport on the level of a single cell.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Mgr. Martina Laňková, Ph.D. 14.53 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Mgr. Martina Laňková, Ph.D. 76 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Mgr. Martina Laňková, Ph.D. 15 kB
Stáhnout Posudek oponenta prof. RNDr. Marie Stiborová, DrSc. 145 kB
Stáhnout Posudek oponenta prof. RNDr. Zdeněk Opatrný, CSc. 98 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 1001 kB