velikost textu

Function of phospholipases D and lipid phosphate phosphatases in the regulation of plant cell morphogenesis

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:
Function of phospholipases D and lipid phosphate phosphatases in the regulation of plant cell morphogenesis
Název v češtině:
Úloha fosfolipáz D a lipid fosfát fosfatáz v regulaci buněčné morfogeneze rostlin
Typ:
Disertační práce
Autor:
Mgr. Radek Bezvoda, Ph.D.
Školitel:
doc. RNDr. Viktor Žárský, CSc.
Oponenti:
Ing. Jiří Hašek, CSc.
RNDr. Radomíra Vaňková, CSc.
Konzultanti:
Ing. Martin Potocký
doc. RNDr. Fatima Cvrčková, Dr.
Id práce:
83215
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:
3. 9. 2014
Výsledek obhajoby:
Prospěl/a
Jazyk práce:
Angličtina
Klíčová slova:
fosfolipáza D, fosfatidová kyselina, pylová láčka, sekretorická dráha, buněčná morfogeneze
Klíčová slova v angličtině:
phospholipase D, phosphatidic acid, lipid phosphate phosphatase, secretory pathway, cell morphogenesis, pollen tube
Abstrakt:
Souhrn práce Předkládaná práce se zabývá funkcí a regulací vnitrobuněčné signalizace, které se účastní fosfolipázy D (PLD) a fosfatidová kyselina (PA), a to zejména v kontextu buněčné morfogeneze rostlin. Fosfolipázy D štěpí membránové fosfolipidy za produkce fosfatidové kyseliny, která má významné biofyzikální a signalizační funkce v mnoha kontextech, jako je například odpověď na stres, regulace dynamiky cytoskeletu a regulace váčkového transportu. Váčkový transport hraje nezastupitelnou roli v ostře lokalizované expanzi buněk pylové láčky a kořenových vlásků. Část práce se věnovala i NADPH oxidázám, u kterých se ukazuje úzká souvislost se signální drahou fosfatidové kyseliny. Pylová láčka tabáku posloužila jako hlavní experimentální model, který umožňuje snadno hodnotit změny v sekretorické dráze při farmakologických a genetických experimentech. Zde se dobře uplatnila metodika cíleného potlačení genové exprese pomocí modifikovaných antisense oligonukleotidů, která byla využita pro snížení exprese izoforem fosfolipázy D, NADPH oxidázy a nově zkoumané rodiny rostlinných lipid fosfát fosfatáz (LPP). Tím se umožnilo hodnocení funkce jednotlivých proteinů v růstu pylové láčky. Při zkoumání uvedených genových rodin byly využity nástroje bioinformatiky, jako je konstrukce dendrogramů, analýza dostupných expresních dat nebo vytvoření tzv. virtuálního proteomu. Všechny tyto metody umožnily vytypovat potenciálně zajímavé paralogy pro experimentální zkoumání. V rámci zkoumání funkcí PA byly využity inhibitory degradace PA, které jsou známy z biomedicínské literatury a z publikací týkajících se kvasinek. Tyto inhibitory shodně stimulují růst pylových láček, což je ve shodě se známou funkcí pozitivní PA na růst pylových láček. Následně se práce zaměřila na bližší zkoumání rodiny membránových lipid fosfát fosfatáz (LPP), které jsou kandidátem na negativní regulátory signalizace využívající PA. Na základě dendrogramu a expresních dat byla vytypována izoforma LPP4 s vysokou pylovou expresí. Odpovídající cDNA (spolu s ostatními) byla úspěšně vyklonována z tabákového pylu. Potlačení exprese NtLPP4 vedlo k mírnému zvýšení růstové rychlosti pylových láček, což je ve shodě s farmakologickými výsledky. Značený protein NtLPP4 je lokalizován do tečkovitých struktur v cytoplazmě. Tyto výsledky naznačují, že proteiny z rodiny LPP fungují jako negativní regulátory PA v sekretorické dráze. Další zkoumání fylogeneze LPP u krytosemenných ukázalo neobvyklou dynamiku genové rodiny u jednoděložných rostlin. Bylo zjištěno, že rostliny Arabidopsis s mutovaným genem AtPLDϐ1 jsou méně citlivé k abscisové kyselině (ABA). Použití jednoho z inhibitorů degradace PA vedlo ke změně v orientaci růstu kořene Arabidopsis při pěstování in vitro. Práce ukazuje význam signalizačního modulu PLD/PA v několika kontextech, jak na buněčné, tak organizmální úrovni.
Abstract v angličtině:
Summary of the thesis The presented work explores the function and regulation of intracellular signaling that utilizes phospholipase D (PLD) and phosphatidic acid (PA), especially in the context of cellular morphogenesis of plants. PLDs cleave membrane phospholipids to phosphatidic acid, which has important biophysical and signaling role in many contexts, such as stress response, regulation of cytoskeletal dynamics and vesicular transport. Vesicular transport is essential in focused tip growth of plant pollen tubes and root hairs. Part of the work deals with NADPH oxidases, that are an emerging counterpart of PLD/PA signaling. Tobacco pollen tubes served as the main experimental model, as it enables assessing of changes in secretory pathway after pharmacological or genetic treatments. A technique utilizing antisense oligonucleotides was used for selective knock-down of PLD isoforms, NADPH oxidase and newly studied family of lipid phosphate phosphatases (LPPs) in pollen tubes. This enabled to assess functions of individual isoforms. For studying of selected gene families, various bioinformatic tool were utilized, such as dendrogram construction, analysis of available expression data and creating of virtual proteome. These tools together enabled to select potentially important genes for further experimental work. Putative inhibitors of PA degradation known from mammalian and yeast studies were applied on pollen tubes. These inhibitors were able to stimulate pollen tube growth rate, which is in agreement with previously established role of PA in pollen tube secretory machinery. Further work concentrated on membrane lipid phosphate phosphatase (LPP) family as potential negative regulators of PA signaling. LPP4 isoform was selected based on dendrogram and expression data as candidate for this negative regulation if pollen vesicular traffic. All “eukaryotic” LPPs from tobacco were cloned and NtLPP4 was suppressed by antisense oligonucleotides. This treatment again stimulated pollen tube growth. Tagged NtLPP4 localizes to puctuate structures in cytoplasm of tobacco pollen tubes. These results suggest that LPP proteins downregulate PA signaling in secretory pathway. Further research of angiosperm LPP phylogeny showed unexpected dynamics of monocot sequences. Arabidopsis plants with mutated AtPLDϐ1 gene showed decreased sensitivity to abscissic acid. Arabidopsis plants treated with inhibitor of PA degradation showed sudden change in root direction. The presented work shows the importance of PLD/PA signaling in both cellular a organismal level.
Dokumenty
Stáhnout Dokument Autor Typ Velikost
Stáhnout Text práce Mgr. Radek Bezvoda, Ph.D. 8.28 MB
Stáhnout Abstrakt v českém jazyce Mgr. Radek Bezvoda, Ph.D. 64 kB
Stáhnout Abstrakt anglicky Mgr. Radek Bezvoda, Ph.D. 63 kB
Stáhnout Autoreferát / teze disertační práce Mgr. Radek Bezvoda, Ph.D. 639 kB
Stáhnout Posudek oponenta Ing. Jiří Hašek, CSc. 110 kB
Stáhnout Posudek oponenta RNDr. Radomíra Vaňková, CSc. 144 kB
Stáhnout Záznam o průběhu obhajoby 995 kB