velikost textu

The secretory vesicles tethering complex exocyst and the auxin transport polarization

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:
The secretory vesicles tethering complex exocyst and the auxin transport polarization
Název v češtině:
Poutací komplex exocyst a polarizovaný transport auxinu
Typ:
Disertační práce
Autor:
Mgr. Edita Janková Drdová, Ph.D.
Školitel:
doc. RNDr. Viktor Žárský, CSc.
Oponenti:
prof František Baluška
Ing. Jiří Hašek, CSc.
Id práce:
83191
Fakulta:
Přírodovědecká fakulta (PřF)
Pracoviště:
Katedra experimentální biologie rostlin (31-130)
Program studia:
Anatomie a fyziologie rostlin (P1524)
Obor studia:
-
Přidělovaný titul:
Ph.D.
Datum obhajoby:
27. 9. 2011
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Angličtina
Klíčová slova:
exocyst, auxin
Klíčová slova v angličtině:
exocyst, auxin
Abstrakt:
U kvasinek a živočišných buněk se na polarizaci exocytózy významně podílí exocyst – oktamerní proteinový komplex, který je řízen pomocí Rab a Rho GTPáz. Nedávno byl exocyst popsán také jako funkční komplex podílející se na morfogenezi rostlin. Hála et al., (2008) objasnil zapojení tohoto komplexu do procesů růstu pylové láčky a elongace hypokotylu etiolovaných semenáčků, Fendrych et al., (2010) odhalil klíčovou roli exocystu při tvorbě nové buněčné přepážky, Kulich et al., (2010) podtrhl význam exocystu při tvorbě semenných obalů a Pečenková et al., (2011) popsala účast podjednotek exocystu v odpovědi rostliny k napadení patogenem. Všechny tyto procesy jsou úzce spjaty s polarizovanou sekrecí. Naše práce ukazuje zapojení exocystu v recyklaci auxinových přenašečů PIN. Přímým měřením auxinového transportu jsme ukázali, že transport auxinu ke špičce kořene mutanta exo70A1 je výrazně zpomalen. Na buněčné úrovni jsme odhalili akumulaci malého množství fúzního proteinu PIN2:GFP do kompartmentů odlišných od endosomů nesoucích VHAa1. Navíc byla v kořenech mutantů exo70A1 a sec8-m1 po působení brefeldinu A výrazně zpomalena recyklace fúzních proteinů PIN1:GFP a PIN2:GFP. Ještě výraznější recyklační defekt byl patrný po prodlouženém působení BFA. Tento přístup vyvolává transcytózu – tj. relokalizaci PIN proteinů z BFA kompartmentů do apikální PM v buňkách kořene WT. Avšak v případě mutantů exo70A1 a sec8-m1 zůstávají fúzní proteiny PIN1:GFP a PIN2:GFP internalizovány v BFA kompartmentech. Zjistili jsme, že mutant exo70A1 vykazuje defekt v recyklaci brasinosteroidového receptoru BRI1, obdobný jako v případě proteinů PIN1 a PIN2, což poukazuje na obecnější defekt při recyklaci bílkovin plazmatické membrány. Lokalizace GFP značených podjednotek exocystu EXO70A1, SEC8 a SEC10 v plazmatické membráně je rezistentní k působení brefeldinu A, což indikuje, že studované podjednotky exocystu putují dráhou, která není citlivá k BFA. Naopak lokalizace těchto podjednotek je senzitivní k působení wortmanninu – inhibitoru modifikujícího membránové fosfolipidy. Tyto poznatky ukazují, že vazba studovaných podjednotek exocystu na PM by mohla záviset na fosfolipidovém složení membrány. Pomocí koimunoprecipitace jsme ukázali, že EXO70A1 je přítomna v komplexu s ICR1. Tento protein funguje jako adaptor zprostředkovávající interakci aktivovaných ROP GTPáz se SEC3 podjednotkou exocystu (Lavy et al., 2007). Nedávno byl tento protein popsán při regulaci recyklace PIN1 proteinů (Hazak et al., 2010). To naznačuje, že by recyklaci PIN proteinů mohla být řízena společným působením exocystu, ICR1 a ROP GTPáz. Zatímco EXO70A1 společně s dalšími podjednotkami exocystu je rozložena nepolárně v plazmatické membráně (Fendrych et al., 2010), EXO70G1 se lokalizuje přednostně do apikální a bazální plazmatické membrány buněk kořene Arabidopsis. Vzhledem k asimetrickému rozložení EXO70G1 můžeme hypotetizovat, že by se tato podjednotka mohla účastnit recyklace podobně distribuovaných protein, jako jsou například PIN protein. Jelikož exo70G1 nevykazuje žádné odlišnosti ve fenotypu, bude potřeba připravit dvojité či trojité mutanty exo70G1, exo70G2 a exo70A1 abychom odhalili funkci tohoto proteinu
Abstract v angličtině:
The polarization of exocytosis in yeast and animals is assisted by the exocyst – an octameric vesicle tethering complex and an effector of Rab and Rho GTPases. Recently, the exocyst was described as a functional complex involved in morphogenesis also in plants. Hála et al. (2008) described involvement of exocyst complex in pollen tube growth and hypocotyls elongation in dark grown seedlings, Fendrych et al. (2010) uncovered key role of exocyst in cell plate formation, Kulich et al. (2010) emphasized the participation of exocyst in seed coat generation and Pečenková et al. (2011) described the contribution of exocyst subunits in plant defense towards the pathogens. All these processes are intimately linked to polarized secretion. Here we show involvement of exocyst in auxin efflux carriers PINs recycling. Using direct auxin transport measurement and GFP-tagged proteins, we showed that the exocyst is involved in recycling and polarization of PIN proteins and polar auxin transport regulation. Rootward polar auxin transport is compromised in loss-of-function mutants in exocyst subunits EXO70A1. On the cellular level we have detected small portion of PIN2:GFP in the “BFA-like” FM4-64 labelled compartments distinct from VHAa1 labeled endosoms. Moreover recycling of PIN1 and PIN2 is retarded in roots of Arabidopsis loss-of- function mutants in exocyst subunits EXO70A1 and SEC8 after brefeldin A treatment. Even more severe secretory defect is observed after prolonged BFA treatment. This approach normally provokes transcytosis – i.e. relocalization of PINs from BFA compartment to the apical PM in the WT plants. However in exo70A1 and sec8-m1 mutants PINs remain internalized in the BFA compartment. We observed that also recycling of the brassinosteroid receptor BRI1 is disturbed in similar manner as PIN recycling indicating more general PM proteins recycling defect. Plasma membrane localization of GFP-tagged EXO70A1 and other exocyst subunits studied (SEC8, SEC10) are resistant to brefeldin A treatment suggesting that studied exocyst subunits traffic BFA-insensitive pathway. On the contrary, localization of these subunits are sensitive to wortmannin – an inhibitor that modifies membrane phospholipids. These findings indicate that binding of studied exocyst subunits to the PM might depend on the phospholipide membrane composition. Using co-immunoprecipitation we revealed that EXO70A1 is present in a complex with ICR1 – an adaptor protein mediating interaction of activated RHO/ROP GTPases with the SEC3 exocyst subunit (Lavy et al., 2007). Recently ICR1 was proved to contribute to the regulation of polar auxin transport through PIN1 polarization (Hazak et al., 2010). Whereas EXO70A1 along with other exocyst subunits display uniform distribution on the PM (Fendrych et al., 2010), EXO70G1 shows enrichment on the apical and basal cell sides in the root tip cells. This localization pattern might point to the role in recycling of polarly localized protein such as PINs. Since exo70G1 mutant did not show any discernible phenotype (Synek et al., 2006) we will have to prepare double or triple mutant of exo70G1, exo70G2 and exo70A1 to uncover its function.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Mgr. Edita Janková Drdová, Ph.D. 2.63 MB
Stáhnout Příloha k práci Mgr. Edita Janková Drdová, Ph.D. 34.14 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Mgr. Edita Janková Drdová, Ph.D. 26 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Mgr. Edita Janková Drdová, Ph.D. 22 kB
Stáhnout Autoreferát / teze disertační práce Mgr. Edita Janková Drdová, Ph.D. 167 kB
Stáhnout Posudek oponenta prof František Baluška 73 kB
Stáhnout Posudek oponenta Ing. Jiří Hašek, CSc. 97 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 1.04 MB