Epigenetický stav chromatinu proteinové jednotky telomerázy v modelové rostlině Nicotiana tabacum

Bc. Jana Jurečková

Master's thesis

Epigenetic nature of the telomerase protein subunit chromatin in Nicotiana tabacum model plant

Abstract:

Diplomová práce „Epigenetický stav chromatinu proteinové jednotky telomerázy v modelové rostlině Nicotiana tabacum“ se věnuje regulaci této podjednotky na úrovni transkripce a roli epigenetických modifikací v tomto procesu u modelové rostliny Nicotiana tabacum (tabák viržinský). Tabák představuje z pohledu regulace telomerázy unikátní systém, v jeho genomu byly popsány tři sekvenční varianty genu kódujícího katalytickou podjednotku telomerázy - TERT. Teoretická část této práce se zabývá problematikou konců eukaryotických chromozomů – telomer, způsobu jejich udržování a prodlužování pomocí telomerázy, dále charakterizaci kovalentních modifikací DNA a histonů, které ovlivňují vlastnosti chromatinu v daném lokusu a tím i genovou transkripci. V praktické části jsme se věnovali analýze transkripce variant genu TERT v pletivech N. tabacum a v rodičovské rostlině N. sylvestris a charakterizaci modifikací histonů v pletivech N. tabacum s aktivní a neaktivní telomerázou. Byl také studován vliv syntetických fytohormonů na transkripci variant NtTERT během klíčení semen N. tabacum. Transkripční profil variant NtTERT ukazuje, že pro aktivitu telomerázy je determinující varianta NtTERT-C/t a pseudogen NtTERT-D je pravděpodobně zapojen do negativní regulace aktivity telomerázy. Přítomnost syntetických auxinů během klíčení podpořila transkripci varianty NtTERT-C/t, oproti tomu syntetický cytokinin neměl na transkripci variant NtTERT žádný vliv. Epigenetická studie ukazuje výrazné rozdíly ve struktuře chromatinu genu NtTERT mezi semenáčky (telomeráza-pozitivní pletivo) a maturovanými listy (telomeráza-negativní pletivo). Výsledky byly diskutovány s analogickou studií u modelové rostliny Arabidopsis thalina.

Abstract:

The diploma thesis „Epigenetic nature of the telomerase protein subunit chromatin in Nicotiana tabacum model plant“ deals with the regulation of this subunit on the transcriptional level and the role of epigenetic modifications in this proces in the Nicotiana tabacum (tobacco) model plant. Tobacco represents unique system because in tobacco genome three sequence variants of the gene coding for telomerase catalytic subunit - TERT were identified. In the theoretical part of the thesis the ends of eukaryotic chromosomes – telomeres, their maintenance and elongation by telomerase are described, and characterization of epigenetic modifications of DNA and histones influencing properties of chromatin and gene transcription is presented. In the practical part of the diploma thesis, transcription of TERT gene variants in N. tabacum and N. sylvestris (donor of the mother genome part) tissues and modifications of histones in tissues with the positive and negative telomerase activity were analysed. Next, the influence of synthetic phytohormones on the NtTERT transcription during N. tabacum seeds germination was investigated. The transcription profile of NtTERT gene variants indicated that the NtTERT-C/t variant is relevant for telomerase activity and the pseudogene NtTERT-D is probably involved in negative regulation of telomerase activity. The treatment of tobacco seeds by synthetic auxins during germination increased the level of NtTERT-C/t variant transcript, the synthetic cytokinin didn’t cause any changes in the NtTERT transcription profile. The epigenetic study showed significant differences in chromatin structure between seedling (telomerase-positive tissue) and mature leaves (telomerase-negative tissue). The results were discussed with analogous study in Arabidopsis thaliana model plant.

Keywords

TERT, modifikace histonů, methylace DNA, transkripce TERT, histone modifications, DNA methylation, transcription

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 24. 4. 2015

Thesis defence

• Date of defence: 1. 6. 2015
• Supervisor: doc. Mgr. Miloslava Fojtová, CSc.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Biochemistry / Biochemistry