Vplyv proteínového zloženia svetlozberných antén LHCII na štruktúru superkomplexu fotosystému II v Arabidopsis thaliana: využitie multiplex CRISPRCas9 editáce genómu

Bc. Gabriela GROFOVÁ

Diplomová práce

The effect of LHCII light harvesting antenna protein composition on PSII supercomplex structure: multiplex CRISPR/Cas9-based genome editing approach

Anotace:

Fotosyntéza patrí medzi najdôležitejšie biochemické procesy v prírode. Vďaka oxygénnemu typu fotosyntézy vzniká kyslík a organické látky nevyhnutné pre veľkú časť života na Zemi. V rámci fotosyntetickej dráhy majú nezastupiteľnú úlohu veľké komplexy PSI a PSII. Vďaka elektrónovej mikroskopii boli postupom času získané molekulárne modely PSII, ktoré ukazujú jeho najviac sa vyskytujúcu formu známu ako C2S2M2. V posledných rokoch boli skúmané nahosemenné druhy rastlín z rodov Picea, Pinus a Gnetum, ktoré počas evolúcie stratili LHCB3 a LHCB6 svetlozberné proteíny, a bol odhalený špeciálny typ PSII komplexu z druhu Picea abies. Výsledky naznačujú zloženie S-triméru v tomto type PSII superkomplexu iba z proteínu LHCB1. S cieľom mimikovať špecifické zloženie LHCII svetlozberných antén PSII superkomplexu smreku obyčajného boli v priebehu experimentálnej časti práce pomocou metódy CRISPR-Cas9 vytvorené génové konštrukty cieliace na všetky izoformy génov LHCB1 a LHCB2. Konštrukt bol použitý na transformáciu rastlín Arabidopsis thaliana a bol vyselektovaný homozygotný jedinec obsahujúci "knock-out" mutácie vo všetkých troch izoformách proteínu LHCB2.

Abstract:

Photosynthesis is one of the most important biochemical processes in nature. Thanks to the oxygenic type of photosynthesis, oxygen and organic substances necessary for a large part of life on Earth are created. Within the photosynthetic pathway, the large PSI and PSII complexes have an irreplaceable role. Thanks to electron microscopy, molecular models of PSII have been obtained over time, showing its most abundant form known as C2S2M2. In recent years, gymnosperm species from the genera Picea, Pinus, and Gnetum, which have lost LHCB3 and LHCB6 light-harvesting proteins during evolution, have been analysed, and a special type of PSII complex from Picea abies has been revealed. The results indicate the composition of the S-trimer in this type of PSII supercomplex to be only the LHCB1 protein. In order to mimic the specific composition of the spruce PSII supercomplex, during the experimental part of this work, gene constructs targeting all isoforms of the LHCB2 and LHCB1 genes were created using the CRISPR-Cas9 method. The construct was used to transform Arabidopsis thaliana plants and a homozygous individual containing knock-out mutations in all three isoforms of the LHCB2 protein was selected.

Klíčová slova

PSII superkomplex, CRISPR-Cas9, Svetlozberné komplexy, Picea abies, génový "knock-out"

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 30. 4. 2024

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: Mgr. Iva Ilíková, Ph.D.

UNIVERZITA PALACKÉHO V OLOMOUCI

Přírodovědecká fakulta

Magisterský studijní program / obor:
Biotechnologie a genové inženýrství / Biotechnologie a genové inženýrství