|
|
Mechanismy transmembránového transportu auxinu v širším evolučním kontextu.
Rubešová, Magdaléna ; Petrášek, Jan (vedoucí práce) ; Tylová, Edita (oponent)
Auxin, reprezentovaný molekulou indol-3-octové kyseliny (IAA), je jedním z hlavních fytohormonů podílející se na regulaci vývoje rostlin. Jeho mezibuněčný transport utváří v jednotlivých buňkách koncentrační gradienty, které řídí genovou expresi a řadu navazujících procesů. U rostlin se pro efektivní transport IAA v evoluci vyvinul komplexní mechanismus, který zahrnuje jak její dopravu na dlouhé vzdálenosti, tak transport na mezibuněčné úrovni v rámci jednotlivých pletiv. Protože naše poznání mechanismů přenašečového transportu auxinu není stále úplné, snaží se tato práce shrnout literární údaje o všech doposud poznaných způsobech jeho dopravy přes buněčné membrány a zasazuje je do širšího evolučního kontextu. Přítomnost IAA v mnoha prokaryotních í eukaryotních organismech, spolu s podobně širokým výskytem evolučně příbuzných přenašečů podobných auxinovým přenašečům typu PIN- FORMED, poukazuje na možnost, že i transport IAA může být evolučně velmi starobylý a může funkčně vycházet z obecnějších mechanismů transportu iontů či aminokyselin.
|
|
|
Characterization of factors participating in regulation of intracellular dynamics of auxin carriers
Lacek, Jozef ; Zažímalová, Eva (vedoucí práce) ; Ibl, Verena (oponent) ; Nodzynski, Tomasz (oponent)
Souhrn U rostlin je známo že mají schopnost nasměrovat svoje části, jak prýt, tak kořeny, pro zabezpečení maximálního zisku energie a příjmu živin, ale taky pro možnost vyhnout se toxickým podmínkám pro svůj růst. Regulace směru růstu, který zabezpečuje přežití rostliny, závisí na schopnosti rostlinných orgánů růst asymetricky. Asymetrický růst je regulován na buněčné úrovni na základě exogenních i interních signálů. Již v roce 1880 Darwin popsal tropismy a směrový růst na makroskopické úrovni; v současnosti je nevyhnutelné pochopit molekulární mechanismy, které zajišťují efektivní regulaci směrového růstu rostlin. V rámci svého studia jsem se zaměřil na mechanismy regulace směru růstu u rostlin. Kořen je komplexní trojrozměrný objekt, který stále upravuje svůj tvar a směr růstu. Vzhledem k tomu, že kořen potřebuje zvětšovat svůj povrch, aby byl schopen zajistit přísun živin a vody, je důležité pochopit, jak je kořen schopen adaptaci na konstantně se měnící růstové podmínky způsobené prorůstáním dál do půdy zvládnout. Pokud kořen není schopen prorůstat půdou efektivně kvůli silnému mechanickému odporu nebo nedostatku živin, pak je ovlivněn i růst prýtu. Optimální růst kořene je komplexní proces, na kterém se podílí rozmanitá spleť signálních drah, které jsou ovlivněny rostlinnými hormony, cukry, flavonoidy...
|
|
|
Cellular determinants of the distribution of PIN auxin transporters in the plasma membrane
Stelate, Ayoub ; Petrášek, Jan (vedoucí práce) ; Mravec, Jozef (oponent) ; Nodzynski, Tomasz (oponent)
Asymetrická lokalizace přenašečů auxinu vždy přitahovala pozornost mnoha vědců po celém světě. Zabývat se tímto tématem se zaměřením na plazmatickou membránu (PM) však vyžaduje pokročilé mikroskopické techniky a znalosti biofyziky a biologie. Tato doktorská práce propojuje tyto dvě disciplíny aby přispěla k našemu pochopení dynamiky a distribuce přenašečů auxinu PIN-FORMED z tabáku (NtPINs) v PM. Vyvinul jsem novou metodu korelační světelné a elektronové mikroskopie (CLEM) s využitím fluorescenční mikroskopie s totálním vnitřním odrazem (TIRFM) a pokročilé environmentální skenovací elektronové mikroskopie (A- ESEM). Pokud je mi známo, jedná se o první pokus o dosažení korelace mezi imunofluorescenčním a elektronovým mikroskopickým zobrazením integrálních PM proteinů u rostlin. Jak jsem ukázal, jednotlivé NtPINs jsou v PM uspořádány různě. Dynamické analýzy, které kvantifikují rychlost difuze jednotlivých nanodomén, mi umožnily ukázat, že NtPINs mají do různí míry omezenou pohyblivost a jejich rychlost difúze se liší. Zkoumal jsem roli buněčné stěny a cytoskeletu v organizaci a dynamice NtPINs. Pomocí farmakologického ošetření jsem ukázal, že rozdílně ovlivňují jejich mobilitu a organizaci v PM, kdy úplné odstranění buněčné stěny vykazuje významné změny v distribuci nanodomén NtPINs ve srovnání s...
|
|
|
Analýza genové rodiny Gretchen Hagen 3 v buněčných kulturách BY-2 tabáku
Helusová, Lenka ; Müller, Karel (vedoucí práce) ; Pěnčík, Aleš (oponent)
Konjugace auxinu patří k zásadním metabolickým procesům regulujících aktivitu auxinu v rostlinných buňkách. Mezi důležité enzymy konjugující auxin s aminokyselinami patří skupina amidoacyl syntetáz z rodiny Gretchen Hagen 3 (GH3). Díky existenci citlivějších metod detekce auxinových metabolitů i aktuálnosti studia účinku abiotických stresů je v poslední době výzkum GH3 enzymů na vzestupu. Lépe známy jsou tyto enzymy u huseníčku rolního (Arabidopsis thaliana), sóji (Glycine max) a rýže (Oryza sativa). Tyto modely však neumožňují detailnější biochemické studium jejich aktivit. Proto bylo cílem této práce sledování metabolismu auxinu v zavedeném modelu tabákových buněčných linií BY-2 (Nicotiana tabacum). Geny NtGH3.1 a NtGH3.6, u kterých byla v tomto systému prokázána variabilní regulace jejich exprese auxinem, byly cíleně mutovány metodou CRISPR/Cas9. Mutace v odvozených liniích byly ověřeny sekvenací a u těchto linií byl analyzován pomocí LC/MS metabolický profil auxinu. Toto metabolické profilování poukázalo na souvislost formy NtGH3.6d se specifickou produkcí metabolitu oxIAA-Gln (N-(2-oxindol-3-acetyl)-glutamin). Studium případné zástupnosti jednotlivých forem genů GH3 v mutovaných liniích metodou RT-qPCR ukázalo, že zástupnost je nejspíš poměrně malá. Jednotlivé geny byly také označeny pomocí...
|
|
|
Role aktinového cytoskeletu při umisťování auxinových přenašečů v plazmatické membráně.
Kebrlová, Štěpánka ; Petrášek, Jan (vedoucí práce) ; Pernisová, Markéta (oponent)
Auxin hraje významnou morfogenní roli ve vývoji rostlin, zejména díky jeho účinku na genovou expresi, ale i řadu rychlejších dějů, které jsou přímo závislé na jeho koncentraci. Proto je v mnoha rostlinných pletivech směrovaný transport auxinu, zajišťovaný specifickými přenašeči v plazmatické membráně, důležitý pro koordinaci morfogenních stimulů. Množství auxinových přenašečů v plazmatické membráně přímo ovlivňuje výslednou koncentraci auxinu uvnitř buňky. Ačkoliv se dá předpokládat, že lokalizace auxinových přenašečů a jejich množství v plazmatické membráně jsou určovány především aktinovým cytoskeletem a jeho zapojením v procesech váčkového transportu, není v současné době tento vztah stále vyjasněn. Proto nás v této práci zajímalo, jak je lokalizace a funkce auxinových přenašečů ovlivněna v případě, že je v daném buněčném typu postižena funkce aktinového cytoskeletu. K tomuto účelu byla studována lokalizace auxinových přenašečů PIN3, PIN4, PIN7 a AUX1 v pokožkových buňkách velmi mladých děložních listů Arabidopsis thaliana, jejichž morfogeneze byla postižena mutacemi v podjednotkách aktinového nukleačního komplexu ARP2/3. Byly připraveny kříženci mutantů v podjednotkách komplexu ARP2/3 s markerovými liniemi nesoucí fluorescenčně označené auxinové přenašeče a sensory auxinem řízené genové...
|
|
|
Visualization of root apoplastic pH in plants
Wernerová, Daša ; Fendrych, Matyáš (vedoucí práce) ; Paris, Nadine (oponent)
Orientované pohyby rostlin neboli tropismy umožňují rostlinám aktivně reagovat na různé podněty z prostředí a získat tak více světla, lepší přístup k výživě nebo zajistit růst kořenů hlouběji do půdy. Gravitropismus orientuje růst kořene podél vektoru gravitace. Gravitace je vnímána prostřednictvím sedimentace statolitů v kořenové čepičce, nicméně přesná signální dráha není zatím známa. Gravitropní stimulus vyvolává nerovnoměrnou redistribuci fytohormonu auxinu ve vnějších vrstvách buněk, která vede k rozdílnému růstu na vrchní a spodní straně kořene a způsobuje tak jeho ohnutí. Změny v redistribuci auxinu jsou doprovázeny změnami v pH apoplastu. Odhalení přesné povahy těchto změn by mohlo pomoci objasnit mechanismy signální dráhy v odpovědi na gravitropismus. Pro přesné měření pH mohou být využívány mikroelektrody, nejsou však vhodné pro dlouhodobé měření pH v rostoucích kořenech. V posledních letech se objevila různá pH senzitivní barviva a geneticky kódované senzory. Tyto mohou být použity pro dlouhodobé detekování změn pH v rostoucích kořenech in vivo. V předkládané práci jsem porovnala několik publikovaných pH senzitivních geneticky kódovaných senzorů a dostupných barviv v kořenech Arabidopsis thaliana. U pH senzitivních barviv jsem pozorovala značnou variabilitu v citlivosti detekce pH a...
|
|
|
Dynamics and role of the Arabidopsis thaliana IAA17/AXR3 protein in regulation of root growth by auxin
Kubalová, Monika ; Fendrych, Matyáš (vedoucí práce) ; Glanc, Matouš (oponent)
in Slovak language Auxín je rastlinný hormón regulujúci mnoho vývinových procesov a environmentálnych odpovedí. Jedným z najviac opísaných spôsobov auxínovej signálnej dráhy je regulácia génovej transkripcie. Aux/IAA proteíny hrajú v tomto procese dôležitú úlohu - pôsobia ako transkripčné represory. Nedávne štúdie odhalili, že niektoré rastové odpovede koreňov sú príliš rýchle na to, aby ich bolo možné vysvetliť zmenami na úrovni transkripcie. Korelácia medzi množstvom Aux/IAA proteínov a rýchlosťou rastu koreňov naznačuje, že tieto proteíny sa môžu podieľať na regulácii rastu koreňov, najmä počas včasných rýchlych rastových odpovedí, ktoré nie sú spojené s transkripčným preprogramovaním. Táto práca je zameraná na jeden z 29 Aux/IAA proteínov Arabidopsis - IAA17/AXR3 proteín. Najskôr sme vytvorili stabilné transgénne línie Arabidopsis thaliana exprimujúce rôzne kombinácie fluorescenčne značeného AXR3-1 proteínu a/alebo fúzovaného so subcelulárnymi lokalizačnými značkami pod kontrolou rôznych pletivovo špecifických promótorov, ktoré umožňujú charakterizovať subcelulárnu lokalizáciu tohto proteínu. Následná vizualizácia metódami konfokálnej mikroskopie potvrdila informácie o úlohe IAA17/AXR3 proteínu v rastových odpovediach koreňov, jeho zapojenie do auxínovej signalizácie a gravitropismu. Ďalej sme...
|
|
|
Regulace zakládání hlíz u bramboru: role auxinu
Myslivcová, Jitka ; Mašková, Petra (vedoucí práce) ; Havelková, Lenka (oponent)
Lilek brambor (Solanum tuberosum) tvoří podstatnou složku potravy po celém světě. Proces tvorby hlíz, tuberizace, je řízen souhrou vnějších podmínek a vnitřních poměrů v rostlině. Pochopení molekulární podstaty regulace tuberizace včetně vlivu fotoperiody, ukazuje na klíčovou roli mobilních signálů. Mezi signály působící morfogenní změny ve stolonu patří transkripty StBEL5 a POHT1, které jsou translatovány ve stolonu a tvoří heterodimer, jež je schopný regulovat geny s motivem TTGAC, dále FT homolog StSP6A mobilní z listů do stolonu jako protein. Je zřejmé, že se tyto signální dráhy překrývají. Významnou signalizační úlohu mají také fytohormony, mezi jinými i auxiny. Během iniciace hlízy dochází k navýšení hladin IAA v pletivech stolonu, během zrání hlízy naopak k poklesu. Na redistribuci auxinu ve stolonu se pravděpodobně účastní PIN proteiny, iniciace tvorby hlíz se účastní i transportéry LAX a ABCB a členové signální dráhy Aux/IAA a ARF. Ačkoli auxiny mají během morfogenní přeměny stolonu prokazatelně důležitou roli, není jejich přesná úloha v procesu dostatečně vyjasněná. S auxinovou signalizací je propojená tuberigenní signalizace zprostředkovaná BEL5/POTH1 a SP6A, mezi její cílové geny ve stolonu patří i ty, které kódují proteiny účastnící se biosyntézy (YUCCA1), transportu (PIN1/2/4) a...
|
|
|
Auxin transport in algae
Skokan, Roman ; Petrášek, Jan (vedoucí práce) ; Bíšová, Kateřina (oponent)
Fytohormon auxin hraje důležitou roli v regulaci rostlinného vývoje. Směrovaný (polární) transport auxinu mezi buňkami vytváří jeho gradienty v rostlinných pletivech, které spouští specifickou vývojovou odpověď. Valná většina dostupných dat se týká krytosemenných rostlin. Nižší rostliny jsou v tomto ohledu mnohem méně prozkoumány, ale důležité auxinové mechanismy (včetně polárního transportu) jsou přítomny již v meších. Abychom odhalili počátky role auxinu v rostlinách, musíme se zaměřit na zelené řasy - obzvláště řasy ze skupiny Streptophyta, které jsou přímými předchůdci všech rostlin. V této studii byl zkoumán možný vliv auxinů, nativních i syntetických, na dvě řasy: původní, jednobuněčnou Chlorella lobophora a pokročilou, vláknitou Spirogyra sp. (šroubatka). Šroubatka dostála více pozornosti, neboť se řadí do skupiny dnes uznávané jako sesterská k rostlinám. Růst kultur Chlorella lobophora nebyl ovlivněn syntetickým auxinem NAA. Naproti tomu, průměrná délka buněk šroubatky byla ovlivněna auxiny ve vysokých koncentracích. Prostřednictvím akumulačních esejí radioaktivně značených auxinů a HPLC analýzy byl pozorován metabolismus a transport auxinů ve šroubatce. Šroubatka byla schopna metabolizovat nativní auxin IAA, nikoli však syntetické NAA a 2,4-D. Výdej auxinu buňkami, pokud je přítomen, nebyl...
|
|
|
Nové poznatky v metabolismu auxinu
Helusová, Lenka ; Müller, Karel (vedoucí práce) ; Ryšlavá, Helena (oponent)
Auxin je nejdéle známý fytohormon s mnoha funkcemi. Podílí se na vývoji zárodku, vegetativním i generativním vývoji, reakci rostlin na stres, a též na jejich senescenci a smrti. Aktivita auxinu v rostlinných buňkách a pletivech je často přirovnávána k působení morfogenů, tj. působení látek, jejichž koncentrace vyvolává přesně definovanou odpověď v podobě tvarování pletiv či orgánů. Vedle mezibuněčného a vnitrobuněčného transportu auxinu jsou hlavními určovateli koncentračních gradientů auxinu jeho biosyntéza a metabolismus. Bez ohledu na délku trvání studia auxinu, není komplexita regulace metabolických drah stále dobře poznána. Tato práce si klade za cíl shrnout současné poznatky o metabolismu auxinu v rostlinách, tj. jeho biosyntetické dráhy, konjugaci a oxidaci, a dát je do kontextu se staršími výsledky.
|
host ::
RSS.