Úloha S-nitrosylace v regulaci aktivity enzymů u hrachu setého v reakci na abiotický stres

Bc. Vendula SUSZKOVÁ

Diplomová práce

The role of S-nitrosylation in regulation of enzyme activities in pea in response to abiotic stress

Anotace:

Kadmium je toxický těžký kov, který při vysokých koncentracích narušuje antioxidační ochranu rostlin a může vyvolat oxidační a nitrosační stres v důsledku nadměrné produkce reaktivních forem kyslíku (ROS) a dusíku (RNS). Produkce oxidu dusnatého (NO) a následná interakce s jinými redoxními molekulami může vést k regulaci biologické aktivity proteinů prostřednictvím S-nitrosylace, reverzibilní kovalentní modifikace, ke které dochází vazbou NO na cysteinová rezidua proteinu. Cílem diplomové práce bylo sledovat vliv přítomnosti chloridu kademnatého v růstovém médiu o různých koncentracích na fyziologické a biochemické procesy aktivované u rostlin v reakci na abiotický stres. Byl stanoven vliv přítomnosti Cd2+ v růstovém médiu na fyziologické parametry rostlin, produkci ROS a RNS, zastoupení S-nitrosylovaných proteinů, produkci polyaminů a aktivitu enzymů podílejících se na jejich degradaci: diaminooxidasy (DAO) a aminoaldehyddehydrogenasy (AMADH). Experimenty byly realizovány na dvou genotypech hrachu setého (P. sativum cv. Kudrnáč a P. sativum cv. Twinset), které se liší rezistencí vůči patogenům. Se zvyšující se koncentrací CdCl2 v růstovém médiu došlo k inhibici fyziologických parametrů rostlin, snížení produkce H2O2, zvýšení produkce hROS, RNS a intenzity S-nitrosylace proteinů. Aktivita DAO byla v kořenové části rostlin obou genotypů snížena, naopak v nadzemní části byla zvýšena. Podobně byla zvýšena aktivita AMADH v kořenové i nadzemní části rostlin obou genotypů hrachu setého.

Abstract:

Cadmium is a toxic heavy metal, which at high concentrations disrups antioxidant protection of plants and can cause oxidative and nitrosative stress due to excessive production of reactive oxygen (ROS) and nitrogen (RNS) species. Production of nitric oxide (NO) and subsequent interactions with other redox molecules can led to the regulation of biological activity of proteins through S-nitrosylation, a reversible covalent modification, which consists in adding of a NO group to a cysteine residues of proteins. The aim of this thesis was to study the effect of various concentration of cadmium chloride in growth medium on the physiological and biochemical processes activated in plants in response to abiotic stress. The effect of the presence of Cd2+ in the growth medium on plant physiological parameters, production of ROS and RNS, representation of S-nitrosylated proteins, production of polyamines and activity of enzymes involved in their degradation, diaminooxidase (DAO) and aminoaldehyde dehydrogenase (AMADH), was determined. For experiments, two genotypes of pea (P. sativum cv. Kudrnáč and P. sativum cv. Twinset), which differ in resistance to pathogens, were used. Increasing CdCl2 concentrations in the growth medium inhibited plant physiological parameters, decreased H2O2 production, increased hROS, RNS production and protein S nitrosylation intensity. DAO activity was decreased in the roots of both genotypes but increased in the shoots. Similarly, the activity of AMADH was increased in the roots and shoots of both pea genotypes.

Klíčová slova

hrách setý, kadmium, oxid dusnatý, polyaminy, reaktivní formy kyslíku, reaktivní formy dusíku, S nitrosylace, těžké kovy

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 30. 4. 2020

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 16. 6. 2020
• Vedoucí: doc. RNDr. Lenka Luhová, Ph.D.

UNIVERZITA PALACKÉHO V OLOMOUCI

Přírodovědecká fakulta

Magisterský studijní program / obor:
Biochemie / Biochemie