Studium vlivu modifikace struktury elicitinů infestinu a kryptogeinu na modelovém systému tabákové buněčné suspenze

Bc. Antonín SEDLÁŘ

Master's thesis

Researching the influence of modifications in the structure of infestin and cryptogein with the use of tobacco cell suspension model system

Abstract:

Elicitiny jsou malé 10 kDa proteiny produkované fytopatogeny rodu Phytophthora a Pythium. Elicitiny jsou schopné v některých rostlinách vyvolat obrannou reakci. Po napadení patogenem dochází v rostlinách k prudkému nárůstu produkce reaktivních forem kyslíku (ROS). Hlavním producentem ROS jsou NADPHoxidasy v cytoplazmatické membráně. Aktivita NADPHoxidasy je negativně regulována oxidem dusnatým (NO) prostřednictvím S-nitrosylace. NO reguluje také aktivitu řady dalších enzymů zapojených v metabolismu ROS. V experimentální části diplomové práce byl studován biologický účinek elicitinů infestinu (Inf), Inf V13K/A14T, Inf V84F, kryptogeinu (Cry), Cry K13V a Cry V84F na modelovém systému tabákových buněčných suspenzí a rostlin. V případě Inf byla vlivem mutací pozorována zvýšená schopnost indukovat produkci ROS, která koresponduje se zvýšenou nekrotickou aktivitou a nadexpresí NADPHoxidasy. U Cry vedla mutace v pozici 13 k mírnému poklesu schopnosti elicitace, naopak mutace V84F vedla k zesílení účinku Cry. Po aplikaci elicitinů (s vyjímkou Inf) byly pozorovány dvě fáze produkce ROS. Ke studiu zapojení NADPHoxidasy a NO v mechanismu obranné reakce a produkce ROS po aplikaci elicitinů byl využit inhibitor NADPHoxidasy (DPI), donor NO (GSNO), inhibitor S-nitrosoglutathionreduktasy (N6022) a lapač NO (PTIO). DPI a GSNO částečně inhibovali produkci ROS po aplikaci elicitinů. Aplikace N6022 neměla výraznější vliv na sledované parametry.

Abstract:

Elicitins are small 10 kDa proteins produced by phytopathogens of genus Phytophthora and Pythium. Elicitins are able to induce defense response in some plant species. After invading by pathogens, rapid increase in reactive oxygen species (ROS) production occurs in plants. Main ROS-producing enzyme is NADPH oxidase localized in plasma membrane. Activity of NADPH oxidase is negatively regulated by nitric oxide (NO) via S-nitrosylation. NO also regulates activity of many other enzymes involved in ROS metabolism. The biological effect of elicitin infestin (Inf), Inf V13K/A14T, Inf V84F, cryptogein (Cry), Cry K13V and Cry V84F on tobacco cell suspensions and plants was studied in the experimental part of this master thesis. Inf mutations led to increased ability to induce ROS production that corresponds with increased necrotic activity and overexpression of NADPH oxidase. In case of Cry, mutation in position 13 led to slight decrease in elicitation ability. On the other hand, mutation V84F led to amplified biological effect of Cry. Two phases of ROS production were observed after application of elicitins (with the exception of Inf). NADPH oxidase inhibitor (DPI), NO donor (GSNO), S-nitrosoglutathione reductase inhibitor (N6022) and NO scavenger (PTIO) were used to research the role of NADPH oxidase and NO in plant defense response mechanism and in elicitin-induced ROS production. DPI and GSNO partially inhibited elicitin-induced ROS production. N6022 didn't have any significant effect on measured parameters.

Keywords

Elicitiny, infestin, kryptogein, Nicotiana tabacum L. cv. Xanthi, reaktivní formy kyslíku, oxid dusnatý, NADPHoxidasa, askorbátperoxidasa

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 27. 4. 2018

Thesis defence

• Date of defence: 28. 5. 2018
• Supervisor: doc. RNDr. Lenka Luhová, Ph.D.

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Master programme / field:
Biochemistry / Biochemistry