|
|
Unraveling the Enigmatic World of Auxin Signalling: Subcellular and Tissue- Specific Aspects in the Root of Arabidopsis thaliana
Dubey, Shiv Mani ; Fendrych, Matyáš (vedoucí práce) ; Robert Boisivon, Helene (oponent) ; Kulich, Ivan (oponent)
V této disertační práci jsem se zaměřil na lepší pochopení toho, jak rostlinný hormon auxin reguluje růst kořenů na subcelulární úrovni a na úrovni jednotlivých pletiv u modelové rostliny Arabidopsis thaliana. Auxin řídí transkripci genů prostřednictvím koreceptorového komplexu sestávajícího z SCFTIR1/AFB - Aux/IAA proteinů. Z rodiny auxinových receptorů TIR1/AFB je TIR1 striktně lokalizován v jádře, zatímco AFB1 se vyskytuje zejména v cytoplazmě, ale je přítomen i v jádře. Ve své práci jsem potvrdil dominantní úlohu AFB1 v řízení rychlých auxinových reakcí, jako jsou rychlý vtok vápenatých iontů, alkalinizace apoplastu a rychlá inhibice růstu kořene; procesy spojené s gravitropismem kořene. Objevil jsem novou dráhu percepce auxinu nacházející se v cytoplazmě a závislé na AFB1 receptoru. Identifikoval jsem N-terminální domény AFB1 a TIR1 klíčové pro určení jejich subcelulární lokalizace. Dále můj výzkum přispěl k objevu, že gradient pH na povrchu kořene na podélné ose kořene není regulován pouze membránovými protonovými ATPázami AHA, ale že apoplastické pH přechodové zóny kořene řídí modul rychlé auxinové odpovědi, který se skládá z přenašeče auxinu AUX1, AFB1 koreceptoru a vápníkového kanálu CNCG14. Dále jsem se podílel na objevu hluboce evolučně konzervované dráhy rychlé auxinové odpovědi, která zahrnuje...
|
|
|
Vazba paralogů EXO70 na ATG8 a funkční rozdělení rodiny EXO70 dle účasti v autofagii (Arabidopsis thaliana).
Semerádová, Hana ; Kulich, Ivan (vedoucí práce) ; Motyka, Václav (oponent)
Exocyst je komplex složený z osmi podjednotek, který zprostředkovává poutání váčků před jejich splynutím s cílovou membránou. V poslední době přibývájí zjištění, že kromě této funkce hraje exocyst roli i v buněčném procesu zvaném autofagie. U rostlin je počet paralogů některých podjednotek exocystu neobvykle velký. V genomu Arabidopsis thaliana je paralogů podjednotky Exo70 až 23. Předpokládá se, že tyto paralogy získaly během evoluce nové funkce - včetně účasti v autofagii. Použitím dvouhybridního experimentu v kvasince je zde ukázáno, že jedině paralogy Exo70B1 a Exo70B2 interagují s autofagosomálním markerem Atg8. Proximita těchto paralogů a Atg8 in vivo byla potvrzena nezávislou metodou FRET. Je pozoruhodné, že Exo70B2 interaguje s Atg8f silněji než Exo70B1. Exprese Exo70B1-mRUBY pod přirozeným promotorem ukazuje strukturu drobných statických teček. Po opůsobení tunicamycinem, který vyvolává autofagii, je indukován pohyb těchto struktur. Homologní modely terciární struktury paralgů Exo70B1 a Exo70B2 v kombinaci s bioinformatickými predikcemi založenými na výsledcích naznačují místa interakce s Atg8. Nabízí také možné vysvětlení paralogu Exo70B2 jako silnějšího interaktora.
|
|
|
RNA interference u rostlin
Čermák, Vojtěch ; Fischer, Lukáš (vedoucí práce) ; Kulich, Ivan (oponent)
RNA interference je jedním z dějů, které umožňují v buňkách regulovat aktivitu genů. Tento proces je většinou spouštěn přítomností dvoušroubovicové RNA v buňce. Z takovéto RNA mohou být vyštěpovány duplexy malých RNA, většinou o délce 20-25 nukleotidů, za pomoci proteinu zvaného Dicer. Jednovláknové malé RNA uvolněné z těchto duplexů jsou základním kamenem RNA interference a lze je třídit do několika skupin na základě jejich biogeneze. U rostlin se setkáváme s miRNA a siRNA. Malé RNA asociují s proteinem zvaným Argonaut a navádějí jej na základě sekvenční komplementarity k cílové molekule. Argonaut může fungovat buďto sám nebo v komplexu s jinými proteiny. V závislosti na charakteru proteinů účastnících se tohoto děje spouští malé RNA různorodé procesy, které mohou vést ke štěpení mRNA (proces, na který stačí samotný komplex Argonaut a malá RNA), blokování translace nebo modifikacím chromatinu. S RNA interferencí se lze setkat u většiny Eukaryot, kde hraje roli ve vývoji organismů, jejich reakci na stres, úpravách chromatinu a také v obraně proti virům. U rostlin se setkáváme s rozmanitou škálou mechanismů, kterými může RNAi fungovat a kterým začínáme teprve postupně rozumět a doceňovat jejich význam.
|
|
|
The Role of selected exocyst subunits in response of plants to pathogen
Sabol, Peter ; Kulich, Ivan (vedoucí práce) ; Burketová, Lenka (oponent) ; Dagdas, Yasin (oponent)
V posledních létech se objevuje narůstající počet publikací naznačujících zapojení rostlinné sekretorické dráhy do obrany vůči fytopatogenům. Konkrétně, v rámci současného výzkumu byly detailněji objevovány úlohy rostlinného komplexu exocyst. Přesto, jak přesně exocystem zprostředkovaná exocytóza přispívá k sekreci antimikrobiálních látek a obraně založené na buněčné stěně zůstává neobjasněno. V předkládané práci poskytuji experimentální důkazy a navrhuji další hypotézy o vybraných podjednotkách exocystu v imunitní reakci rostlin. Zvláště ukazuji, že EXO70B1 podjednotka exocystu interaguje s proteinem souvisejícím s imunitou, RIN4. Štěpení RIN4 pomocí AvrRpt2 Pseudomonas syringae efektorové proteázy uvolňuje jak RIN4 fragmenty, tak EXO70B1 z plazmatické membrány, když je tranzientně exprimován v listech Nicotiana benthamiana. Spekuluji o tom, jak by to mohlo mít vliv na regulaci polarizované depozice kalózy. Ve společně vypracovaném článku jsme také navrhli hypotézu, že EXO70B1- zprostředkovaná autofagická degradace TN2 rezistenčního proteinu zabraňuje jeho hyperaktivaci a vývoji fenotypů mimikujících léze. Kromě toho ve spolupráci s kolegy uvádím údaje o účasti EXO70H4 v sekreci kalózasyntázy PMR4, potřebnou pro depozici křemíku. Představujíc možný konvergentní mechanismus navrhujeme, že EXO70H4...
|
|
|
Mechanorecepce u rostlin
Martinek, Jan ; Vosolsobě, Stanislav (vedoucí práce) ; Kulich, Ivan (oponent)
Rostliny jsou sesilní organismy, které si nemohou najít lepší podmínky někde jinde a musí se přizpůsobit prostředí, ve kterém vyrostly. Proto si vyvinuly schopnost vnímat celou řadu environmentálních podnětů, které jim umožňují získat představu o podmínkách v jejich okolí. Jednou ze skupin podnětů, kterým jsou vystaveny, jsou mechanické stimuly spojené například s poryvy větru, kontaktem s překážkami, dotykem herbivorů nebo okolních rostlin. Jistým druhem mechanických stimulů jsou také zvuk a gravitace. Masožravé nebo popínavé rostliny mají vysoce specialisované struktury vytvořené pro vnímání a odpověď na mechanické stimuly, poněkud méně nápadná, ale o to zajímavější a významnější reakce na mechanické podněty existuje i u nespecializovaných rostlin. Tato práce se pokouší shrnout jak je mechanorecepce u rostlin rozšířena a jaké jsou její adaptivní funkce, od vnímání dotyku opory u úponků, přes aktivaci pastí masožravých rostlin až po přizpůsobení na růst na větrném stanovišti a navigaci kořenů skrz překážky v půdě. V další části práce shrnuje současné poznatky o molekulárních procesech provázejících vnímání mechanických podnětů, transdukci, integraci a odpovědi na mechanické působení a v poslední části práce nabízí možné schéma průběhu mechanorecepce od počátečního stimulu až po změnu fenotypu.
|
|
|
Secretory pathway of plants in pathogene defence
Sabol, Peter ; Kulich, Ivan (vedoucí práce) ; Burketová, Lenka (oponent)
Rastliny sú sesilné organizmy a preto sa musia vysporiadať so zmenami v ich bezprostrednom okolí. Medzi takéto zmeny patria rôzne abiotické stresy a disturbancie, ale aj biotické interakcie s inými organizmami. Mnohé biotické interakcie zahrňujú poškodzovanie rastlinných buniek hubovým alebo bakteriálnym patogénom. Rastliny navyše nemajú mobilné bunky imunitného systému. Napriek tomu si vyvinuli iné mechanizmy na potlačenie infekcie. Aktivovanie komponentov sekretorickej dráhy pri napadnutí patogénom predstavuje kľúčový krok obrannej odpovede. Hubové patogény, ako napr. skupina powdery mildews, obvykle penetrujú bunkovú stenu rastlinnej bunky a tak získavajú prístup k živinám poskytovaným protoplastom a zároveň dodávajú virulentné faktory. Patogénne baktérie sa naopak množia v extracelulárnych priestoroch. V obidvoch prípadoch však bola pozorovaná spoločná odpoveď, a to tvorba obrannej papily. V nedávnej dobe boli opísané SNARE proteíny zúčastňujúce sa na obrannej odpovedi súvisiacej s tvorbou papily. Konkrétny záujem je venovaný PEN1 a SNAP33 syntaxínom cytoplazmatickej membrány. Akumulácia týchto proteínov v papile bola potvrdená na základe pozorovaní pomocou transmisnej elektrónovej a fluorescenčnej mikroskopie. Zároveň bol navrhnutý mechanizmus akumulácie PEN1 a SNAP33 syntaxínov v papile...
|
|
|
Conventional and Novel Functions of the Exocyst Complex in Plants
Kulich, Ivan ; Žárský, Viktor (vedoucí práce) ; Baluška, František (oponent) ; Hašek, Jiří (oponent)
Exocyst je oktamerický proteínový komplex, konzervovaný naprieč ríšou Eukaryota. Jeho úloha, pôvodne popísaná u kvasiniek, spočíva v pútaní sekretorických váčkov k plazmatickej membráne pred samotným splynutím dvoch membrán. Podjednotky exocystu SEC3 a EXO70 sú považované za tie, ktoré určujú miesto pútania váčku k plazmatickej membráne. Zatiaľ čo genóm kvasinky obsahuje jedinú podjednotku EXO70, u suchozemských rastlín ich nájdeme desiatky (23 u Arabidopsis). Táto práca sa zaoberá úlohou komplexu exocyst v rastlinnej bunke. Jej prvá časť dokladá, že exocyst sa významne podieľa na sekrécii komponentov bunkovej steny, obzvlášť pektínov, ale aj pri hrubnutí bunkovej steny vyvolanom interakciou s patogénom. Ďalšia časť odhaľuje novú, nekonvenčnú úlohu podjednotky EXO70B1 (a na nej založenom subkoplexu) pri autofagickom transporte do vakuoly a vyvoláva tak mnoho otáznikov nad rastlinnou sekretorickou dráhou a jej špecifikami.
|
|
|
Mechanismy a regulace ukládání kalózy do buněčné stěny Arabidopsis thaliana
Modráčková, Jana ; Kulich, Ivan (vedoucí práce) ; Šustr, Marek (oponent)
Kalóza (β-1,3-glukan) je významným polysacharidem rostlinné buněčné stěny, který se účastní mnoha vývojových či stresových reakcí. I přes její důležitost jsou znalosti o příčinách syntézy kalózy, o její regulaci a významu jejího ukládání značně limitované. Díky molekulárním a genetickým metodám byla odhalena rodina kalóza syntáz, které jsou odpovědné za depozici kalózy v různých reakcích a místech rostlinného těla. Tato práce shrnuje znalosti o procesech, kterých se kalóza účastní, a uvádí přehled jednotlivých proteinů rodiny kalóza syntáz včetně jejich fylogenetické analýzy a srovnání podobností s celulóza syntázami se zaměřením se především na modelovou rostlinu Arabidopsis thaliana. Klíčová slova: Arabidopsis thaliana, β-1,3-glukan, kalóza, kalóza syntáza, polymer buněčné stěny rostlin
|
|
| |
|
|
FUNCTIONAL ANAYSIS OF SELECTED EXO70 EXOCYST SUBUNITS IN PLANTS
Kubátová, Zdeňka ; Kulich, Ivan (vedoucí práce) ; Grossmann, Guido (oponent) ; Lichtscheidl-Schultz, Irene (oponent)
Unikátnost trichomů Arabidopsis thaliana tkví ve spojení jejich jednobuněčnosti a specifického tvaru, a tak jsme trichomy využili jako skvělý modelový systém pro výzkum mechanismů buněčné polarizace. Vývoj rostlinného těla je silně určen mechanismy buněčné polarizace a proteinový komplex exocyst je jed- ním z jejich klíčových regulátorů. Exocyst je tvořen osmi různými podjednotkami a při polarizované exo- cytóze váže sekretorické váčky na cílové membráně. Podjednotka EXO70 pomocí interakce s fosfolipidy značí konkrétní místo exocytózy na cílové membráně. Pozoruhodné zmnožení genů podjednotky EXO70 v rostlinných genomech je již obstojně zdokumentováno, nicméně zmapování funkční rozrůzněnosti jed- notlivých paralogů zatím schází. Studiem trichomů jsme odhalili specifickou funkci paralogu EXO70H4 ve vývoji sekundární bu- něčné stěny trichomu a především sekreci kalózo-syntáz. V divokém trichomu jsme popsali utváření tlus- té sekundární buněčné stěny během fáze dozrávání a její absenci u mutanta exo70H4. Dále jsme prokázali vztah mezi ukládáním křemíku a přítomností kalózy. Také jsme odhalili rozdělení plazmatické mem- brány trichomu na apikální a bazální doménu plazmatické membrány, které se liší složením fosfolipidů a schopností vázat různé paralogy EXO70. Naše výsledky mají potenciál širšího využití...
|
host ::
RSS.