Metabolizmus prekurzorov rastlinného hormónu etylénu v rastlinách

Jana NESNADNÁ

Bachelor's thesis

Metabolism of phytohormone ethylene precursors

Abstract:

Naša práca sa zameriava na zlúčeniny, ktoré zohrávajú nezastupiteľnú úlohu v celom vývojovom cykle rastlín a vyjma ACC aj u živočíchov. Metionín (Met) a jeho metabolity S-adenosyl-L-metionín (SAM), 5´-metyltioadenozín (MTA) a S-adenosyl-L-homocysteín (SAH) sú prítomné v každom živom organizme ako súčasť Yangovho cyklu a ako kľúčové zložky mnohých dôležitých procesov, ako je metylácia atď. Kyselina 1-aminocyklopropán-1-karboxylová (ACC) je priamym prekurzorom plynného rastlinného hormónu etylénu, prítomného hlavne v rastlinách a produktom Yangovho cyklu. Schopnosť priamo kvantifikovať tieto úzko súvisiace zlúčeniny jednou a simultánnou metódou z rastlinných pletív zatiaľ nie je možné. To je dôležité najmä pre ACC, pretože sa zdá, že je kandidátom stať sa novým fytohormónom. Profilovanie týchto molekúl je kľúčovou súčasťou pre objasnenie cieľov ich pôsobenia a pre poznanie regulácie Yangovho cyklu, a z neho vyplývajúcej biosyntézy etylénu. V tejto práci prezentujeme pokus o vytvorenie veľmi jednoduchej extrakčnej metódy s následnou derivatizáciou a kvantifikáciou v rastlinných pletivách pomocou najmodernejších metód LC-MS/MS. Náš pokus bol čiastočne úspešný, keďže sa nám podarilo zmerať Met, MTA, SAH a ACC. Detekcia SAM bola neúspešná a ukázali sme, že je to väčšinou spôsobené jej degradáciou v dôsledku použitých rozpúšťadiel. Prezentovaná metóda a práca má v súčasnom stave dobrý potenciál stať sa veľmi zaujímavým nástrojom pre lepšie štúdium metabolitov Yangovho cyklu a ACC.

Abstract:

Our work focuses on compounds playing an indispensable role in the whole developmental cycle of plants and, with exceptions, in mammals. Methionine (Met) and its metabolites S-adenosyl-L-methionine (SAM), 5-methyltioadenosine (MTA) and S-adenosyl-L-homocysteine (SAH) are present in every living organism as a part of Yang cycle and as core components of many important processes, like methylation etc. 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid (ACC) is a direct precursor of gaseous plant hormone ethylene, present mainly in plants and a product of Yang cycle. The ability to directly quantify these intertwined compounds in one method from plant tissues has not been performed before. This is important especially for ACC, as it seems to be poised to become a new phytohormone. Profiling of these molecules is crucial part for elucidation of exact mode of actions for them and for the knowledge of Yang cycle, and therefore ethylene biosynthesis, regulation. In this work we present an attempt to set-up a very simple extraction method, followed by derivatization and quantification in plant tissue by state-of-art LC-MS/MS. Our attempt was partly successful, as we were able to measure Met, MTA, SAH and ACC. SAM detection was unsuccessful, and we show that it is mostly due to its decomposition resulting from solvents used. The presented method and work, in its current state, has a good potential to become a very interesting tool for better study of Yang cycle metabolites and ACC.

Keywords

Yangov cyklus, prekurzory etylénu, Arabidopsis thaliana, LC-MS/MS, metabolizmus

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 6. 5. 2022

Thesis defence

• Supervisor: Mgr. Michal Karady, Ph.D.

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Biology / Molecular and Cell Biology