|
|
Funkční analýza podjednotek rostlinného Arp2/3 komplexu
Kukla, Jakub ; Schwarzerová, Kateřina (vedoucí práce) ; Honys, David (oponent)
1. Abstrakt ARP2/3 komplex je velmi dobře prostudovaný v případě živočichů, hraje klíčové úlohy v motilitě buněk a nitrobuněčných organel. Jeho defekty jsou spojeny s těžkými růstovými poruchami a letalitou u postižených buněk. Naproti tomu u rostlin nebyl zjištěn tak dramatický fenotyp mutací v ARP2/3 komplexu jako u živočichů. Je možné, že právě rozdílný způsob života rostlin a živočichů, přispívá k odlišným strategiím využití buněčného cytoskeletu, jehož je ARP2/3 komplex součástí. Tento vysoce konzervovaný komplex 7 proteinů je od kvasinek až po člověka využíván především k tvorbě aktinových vláken de novo, jeho pomocí vznikají složité aktinové sítě a někteří parazité jsou schopny jeho nukleační schopnosti, spojené s aktinem, zneužívat k aktivnímu pohybu uvnitř hostitelské buňky. Jelikož rostliny obklopuje buněčná stěna,bránící tak jejich aktivnímu pohybu, zároveň poskytující buňkám oporu a udělující tvar, bylo by nasnadě přemýšlet o tom, zda by ARP2/3 komplex v rostlinách mohl zastupovat i jiné funkce, které u živočichů neznáme. Pokud uvažujeme o odlišné životní strategii rostlin a živočichů, nemůžeme přehlédnout i to co obě říše spojuje. Tedy potřeba udržování integrity vezikulárního transportu a endomembránových procesů. Bez aktinové a tubulinové sítě by tyto procesy nemohly probíhat. Ovšem vzhledem...
|
|
|
Role transportu tubulinu mezi jádrem a cytoplazmou
Bokvaj, Pavel ; Schwarzerová, Kateřina (vedoucí práce) ; Zažímalová, Eva (oponent)
Tubulin je základní stavební jednotkou mikrotubulů, které zajišťují vnitrobuněčný transport, morfologické změny, propojení proteinů metabolických drah, segregaci chromozómů během mitózy a mnohé další nezbytné procesy v rostlinných buňkách. Lokalizace tubulinu vzhledem k jádru je však přísně kontrolována a během interfáze se v jádře tubulin běžně nevyskytuje. Jak jsme dříve ukázali, jednou z výjimek přítomnosti tubulinu v jádře je chladový stres. Zároveň jsme v molekulách tubulinů odhalili několik rostlinně specifických jaderných exportních sekvencí (NES): jednu v α-tubulinu a dvě v β-tubulinu. V této práci jsem zjistil, že mutace obou funkčních NES v β-tubulinu zároveň způsobuje slabou akumulaci tohoto proteinu v jádrech. Fenotyp transgenních rostlin exprimujících β-tubulin s mutacemi však pravděpodobně není přítomností mutovaného proteinu ovlivněn. Vliv exprese mutovaných β-tubulinů byl sledován i u buněk kultury Nicotiana tabacum BY-2. Exprese β-tubulinů nesoucích mutace v jednom z NES (NES3) či v obou NES způsobuje změny v dělivé aktivitě buněk, zatímco mutace v NES2 vliv nemá. Dále bylo zjištěno, že chlad 0řC nezp ůsobuje masivní akumulaci tubulinu v jádrech rostlinných buněk v kontextu celých rostlin Arabidopsis thaliana, čímž jsou doplněna naše dřívější zjištění o akumulaci tubulinu v jádrech...
|
|
|
Isotypové složení aktinu v rostlinné buňce
Šlajcherová, Kateřina ; Schwarzerová, Kateřina (vedoucí práce) ; Fišerová, Jindřiška (oponent)
Práce se zabývá otázkou redundance aktinových isotypů v rostlinných buňkách, zejména v Arabidopsis thaliana; předkládány jsou důkazy svědčící pro redundanci i proti ní. Zaměřuje se na podobnosti a odlišnosti na úrovni struktury genů, sekvencí genů i proteinů, exprese, regulace exprese, funkce. Přes některé konzervované vlastnosti (struktura aktinového genu, proteinová sekvence, ortology jsou si podobnější než paralogy) existují mezi isotypy odlišnosti (regulační a nekódující sekvence, expresní profily), doby divergencí jednotlivých isotypů navíc korelují s významnými událostmi v evoluci rostlin. Dále se práce zaměřuje na funkce aktinových isotypů v rostlinách. Práce zároveň vytyčuje vhodné směry budoucího výzkumu.
|
|
|
Nukleace aktinu v rostlinné buňce
Schiebertová, Petra ; Schwarzerová, Kateřina (vedoucí práce) ; Cvrčková, Fatima (oponent)
Schopnost rostlinných buněk nukleovat aktin je důležitá hlavně pro dynamiku vnitrobuněčných pohybů organel a váčků, organizaci buněčné stavby a růstu a koordinaci endo- a exocytosy. Nukelace aktinu znamená vytváření nového aktinového vlákna z G-aktinu. K tomu slouží rostlinné buňce proteiny asociované s aktinem - Arp2/3 proteinový komplex a proteiny z rodiny forminů. Arp2/3 komplex polymeruje nové "dceřiné" vlákno z boku vlákna "mateřského" v úhlu 70 stupňů a po nukleaci zůstává na mínus konci filamenta, tedy rozvětvuje již stávájící vlákna. Nukleace aktinu pomocí Arp2/3 komplexu je regulována proteiny podporující nukleaci - NPFs. Delece podjednotek Arp2/3 komplexu je pro živočišné buňky často letální, u rostlin delece podjednotek vyvolává spíše mírné fenotypové projevy. Forminy katalyzují vznik přímých aktinových vláken a zůstávají na plus konci vlákna i po nukleaci. U rostlin existuje více isoforem pro formin než u živočichů, což naznačuje jejich významnou roli v rostlinných buňkách. Cobl, Lmod, Spire, JMY a APC jsou nové nukleátory aktinu objevené u živočichů využívající WH2 (WASP homology 2) doménu, avšak u rostlin tento typ nukleace není popsán. Klíčová slova: Aktin, Arp2/3 komplex, forminy, Scar/WAVE, Cobl, Lmod, Spire
|
|
|
Toxicita hlinitých iontů v rostlinné buňce
Schiebertová, Lucie ; Schwarzerová, Kateřina (vedoucí práce) ; Tylová, Edita (oponent)
Hliník je třetí nejhojnější kov v zemské kůře a jeho toxické formy představují vážnou hrozbu pro produkci plodin v kyselých půdách, které tvoří téměř polovinu orné půdy. Za nejtoxičtější pro rostliny je považována iontová forma, Al3+ , která působí na apikální zóny kořenů a zastavuje kořenový růst ve velmi krátkém čase a v mikromolárních koncentracích. Na buněčné a molekulární úrovni hliník negativně působí na mnoho dějů a látek, mezi jinými například na buněčnou stěnu, cytoplazmatickou membránu, signální dráhy buněk, DNA, homeostázu vápníku a na četné enzymy v cytoplazmě. Ačkoliv je obtížné odlišit primární cíle hliníkové toxicity od jejích sekundárních efektů, právě porozumění primárnímu působení hliníku nám může objasnit jím působené zastavování růstu kořenů. Na druhou stranu, některé druhy rostlin vyvinuly mechanismy, které jim umožňují vyrovnat se s toxickým hliníkem v půdě. V budoucnu bude nutné se zaměřit na pochopení základních mechanismů toxicity hliníku a zároveň sjednotit naše vědění/poznatky a výzkumy tohoto tématu. Klíčová slova: Al toxicita, Al resistence/tolerance, fytotoxicita, Al stres, kyselá půda, růst kořenů
|
|
|
Úloha cytoskeletu v morfogenezi rostlinných buněk
Havelková, Lenka ; Schwarzerová, Kateřina (vedoucí práce) ; Hašek, Jiří (oponent) ; Malínská, Kateřina (oponent)
Závěry ► Byla popsána schopnost proteinu ARPC2, podjednotky ARP2/3 komplexu, vazby na mikrotubulární cytoskelet. Tyto výsledky společně s lokalizačními experimenty proteinů ARPC2 a ARP2 naznačily možnost, že ARP2/3 komplex může být přímým zprostředkovatelem interakce mezi mikrofilamenty a mikrotubuly v procesech spojených s 7 přestavbou mikrotubulárního cytoskeletu v koordinaci s růstem závislým na aktinu v rostlinné buňce. ► Bylo prokázáno, že vliv růstového retardantu ancymidolu na vznik tvarových malformací buněk BY-2 spočívá v jeho dosud nepopsaném inhibičním účinku na syntézu celulózy. Mikrotubulární cytoskelet v tomto procesu hrál pasivní roli a nebyl za tvarové malformace přímo zodpovědný. ► Bylo zjištěno, že během zrání somatických embryí smrku jsou buňky meristematické a buňky suspenzorové odlišně citlivé vůči latrunkulinu B, a to zřejmě díky odlišnému složení aktinových izoforem v těchto buňkách. Aplikace velmi nízkých koncentrací latrunkulinu B tak vede k selektivní smrti buněk suspenzoru a následně k selekci kvalitních a zdravých embryí. ► Toxické působení hliníku způsobuje rychlou zástavu růstu kořenů. Bylo zjištěno, že mezi její bezprostřední příčiny patří rigidizace plazmatické membrány kořenových buněk a zástava endocytózy. K časným efektům působení hliníku patří též stabilizace kortikálních...
|
|
|
Charakterizace membránového proteinu DREPP
Vosolsobě, Stanislav ; Schwarzerová, Kateřina (vedoucí práce) ; Cvrčková, Fatima (oponent)
Proteins of DREPP family (20-25 kDa, syn. PCaP1 in Arabidopsis thaliana) first appeared in ferns and we have shown that several independent duplications of DREPP protein occurred during evolution of large families (Poaceae, Brassicaceae, Solanaceae and Asteraceae) and in group Coniferophyta. Secondary losses of one paralogue occurred in subfamilies Pooideae and Solanoideae.We have also detected two large-scale modification of DREEP protein in Asparagales and Brassicaceae (this divergent paralogue was previously described as MAP18 protein). We have examined colinearity of chromosome fragments in vicinity both PCaP1 and MAP18 paralogues in Arabidopsis thaliana and we hypothesize that MAP18 gene arose during genome duplication on the origin of Brassicaceae family. DREPP protein was previously identified in detergent-resistant membrane microdomain fraction and a myristyl anchor was shown to be necessary for their membrane localization. Membrane association was shown to be modified by the interaction of unique N-terminal domain with PtdInsPs, which was inhibited by binding of Ca-calmodulin (Nagasaki et al., 2008). The mutation of Gly2 by Ala in the myristilation site, or C-terminal GFP-fusion (GFP-DREPP), affect membrane association in Arabidopsis thaliana (Nagasaki et al., 2008). Several DREPP paralogues in...
|
|
|
Dynamika aktinového cytoskeletu a transport auxinu
Stillerová, Lenka ; Cvrčková, Fatima (vedoucí práce) ; Schwarzerová, Kateřina (oponent)
Rostliny využívají k řízení fyziologických a vývojových procesů signální molekuly zvané fytohormony. Mezi ně patří i auxiny, které se podílejí na regulaci procesů, jako jsou embryogeneze, organogeneze, tvorba pletiv a tropizmů. Auxiny jsou v rostlinách transportovány polárně. K jejich distribuci slouží floém a specializované membránové transportní proteiny, v menší míře auxin difunduje přes plasmatickou membránu. Aux1/Lax přenašeče transportují auxin do buňky, z buňky ho transportují hlavně PIN přenašeče, které udávají směr toku auxinu. Asymetrické rozmístění PIN proteinů v membráně je závislé na dopravě váčků z Golgiho aparátu do plasmatické membrány. Transport se uskutečňuje podél aktinových vláken, která se dynamicky přestavují díky regulacím, čímž je zajišťováno nerovnoměrné rozmístění proteinů. PIN proteiny cyklují dynamicky v buňce mezi endosomy a plasmatickou membránou. Cyklování je regulováno ARF-GEF proteiny a serin/threonin protein kinázou (PID, PINOID). Nově syntetizované PIN proteiny jsou nejprve rovnoměrně rozmístěny v membráně, posléze jsou přemístěny do daných míst. Regulace tvorby a přestaveb aktinových vláken je zásadním faktorem pro transport váčků s PIN proteiny. Existuje mnoho proteinů, které se podílí na vzniku aktinových vláken, polymeraci, větvení, depolymeraci, … Asi nejvíce...
|
|
|
Nuclear transport: its regulation and role in plant cells
Bokvaj, Pavel ; Fišerová, Jindřiška (oponent) ; Schwarzerová, Kateřina (vedoucí práce)
Transport mezi jádrem a cytoplasmou p edstavuje d ležitý regula ní bod všech drah vedoucích k expresi gen , kontrole bun ného cyklu a exportu RNA. Je zprost edkován komplexy jaderného póru (NPC), které jsou ukotvené v dvojité jaderné membrán . Struktura jaderného póru a základní zp soby regulace transportu jsou v eukaryotických organismech evolu n vysoce konzervované, avšak v rostlinných bu kách lze nalézt n které významné rozdíly. V této práci shrnuji sou asné poznatky o regulaci transportu mezi jádrem a cytoplasmou. Zvláštní pozornost v nuji t mto proces m v rostlinných bu kách.
|
|
| |
host ::
RSS.