Role superoxiddismutas v aktivaci mitogen-aktivovaných proteinkinas během stresové odpovědi rostlin

Bc. Jan ŘEHÁK

Bachelor's thesis

The role of superoxide dismutases in activation of mitogen-activated protein kinases during plant stress responses

Abstract:

Mitogen-aktivované proteinkinasy (MAPK) tvoří konzervované kaskády sestávající z nejméně tří na sebe navazujících úrovní, které se navzájem aktivují pomocí fosforylace, a tím přenášejí signál vyvolaný biotickými nebo abiotickými stresovými faktory. Stresové podmínky indukují v rostlinách tvorbu reaktivních forem kyslíku, které mohou vážným způsobem ohrozit rostlinu, ale na druhou stranu mohou zastávat roli signálních molekul. Velmi důležitá signální molekula z řad reaktivních forem kyslíku je peroxid vodíku. Vzniká přeměnou ze superoxidového radikálu působením enzymu superoxiddismutasy. Cílem této práce bylo zjistit, jakým způsobem ovlivní vyřazení genu pro superoxiddismutasu 1 s železným kofaktorem (FSD1) signalizaci a aktivaci mitogen-aktivovaných proteinkinas v odpovědi na bakteriální infekci. Pro tento účel byly použity mutantní rostliny fsd1-1 Arabidopsis thaliana. Pomocí imunoblotové analýzy s využitím fosfospecifické prilátky jsme zjistili, že vyřazení FSD1 částečně ovlivňuje fosforylaci MAPK v odpovědi na bakteriální elicitor flagellin 22. Prostřednictvím bioinformatické analýzy jsme následně identifikovali potenciální fosforylační místa superoxidismutas v A. thaliana a porovnali s dosavadními experimentálními výsledky. FSD1 se může podílet na obranné reakci rostlin vůči bakteriální infekci a může podléhat posttranslačním modifikacím jako je fosforylace.

Abstract:

Mitogen-activated protein kinases (MAPKs) form conserved cascades consisting of at least three consecutive levels that activate each other by phosphorylation, thereby transmitting a signal induced by biotic or abiotic stressors. Stress conditions induce the formation of reactive oxygen species in plants, which can cause serious cellular damage, but on the other hand they can have signaling functions. An important signaling molecule from the series of reactive oxygen species is hydrogen peroxide. It is formed by conversion from a superoxide radical by the action of the metalloenzymes called superoxide dismutases. The aim of this work was to determine how the deletion of the iron superoxide dismutase 1 (FSD1) gene affects the activation of plant mitogen-activated protein kinases in response to bacterial infection. Arabidopsis thaliana fsd1-1 mutant plants were used for this purpose. Using immunoblot analysis, we found that the deletion of FSD1 partially affects the activity of MAPKs. By bioinformatics analysis, we subsequently defined the potencial phosphorylation sites of A. thaliana superoxide dismutases and correlated them with previous experimental results. FSD1 may therefore be involved in the defense response to bacterial infection and might be subjected to posttranslational modifications such as phosphorylation.

Keywords

Arabidopsis thaliana, flagellin22, mitogen-aktivované proteinkinasy, superoxiddismutasa, Imunita aktivovaná PAMP, fosforylace

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 28. 5. 2021

Thesis defence

• Date of defence: 28. 6. 2021
• Supervisor: doc. Ing. Tomáš Takáč, Ph.D.

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Biochemistry / Biotechnology and Gene Engineering