Diferenční analýza rostlinného fosfoproteomu pro studium role hormonálních regulací

Bc. Dagmar Zigáčková

Master's thesis

Differential analysis of the plant phosphoproteome for the study of hormonal regulations

Abstract:

Reverzibilní fosforylace je klíčovým regulačním mechanismem buněčných procesů a závisí na ní mnoho signálních drah. Fosforylace proteinů je katalyzována protein-kinázami a zpětná reakce, defosforylace, je katalyzována protein-fosfatázami. Signál rostlinných hormonů cytokininů (CK), které patří k nejdůležiějším regulátorům rostlinného růstu, je přenášen fosforylací. U Arabidopsis je přenos CK signálu do jádra poměrně dobře popsán, avšak o genech a proteinech regulovaných touto signální dráhou víme jen málo. Bylo ukázáno, že u Arabidopsis thaliana CK řídí přepis mnoha genů včetně genů kódujících kinázy a fosfatázy (Brenner et al., 2005). Izolovali jsme knock-out mutanty Arabidopsis s T-DNA inzercemi v CK-regulovaných genech kódujících tyto kinázy a fosfatázy a provedli jsme jejich rozsáhlý fenotypový screening. Pomocí testu prodlužování kořene jsme našli čtyři mutantní linie s výraznou změněnou reakcí na CK, z čehož vyplývá, že geny, pro které jsou tyto linie mutovány, mohou mít důležitou roli v působení CK u rostlin. V této práci jsou také popsány současné přístupy analýzy fosfoproteomu a první výsledky, které jsme získaly s jejich využitím při identifikaci potenciálních cílů kináz a fosfatáz regulovaných CK.

Abstract:

Reversible phosphorylation is a key regulatory mechanism of cell processes and many signal transduction pathways rely on phosphorylation. Protein phosphorylation is catalyzed by protein-kinases and the reverse reaction, dephosphorylation, is catalyzed by protein-phosphatases. The signal of plant hormones cytokinins (CKs), one of the most important plan growth regulators, is transfered by phosphorylation. CK signal transduction into the cell nucleus is quite well described in Arabidopsis, but we know just a little about the genes and proteins acting downstream of CK signaling pathway. It has been demonstated that CKs regulate transcription of many genes including those coding kinases and phospatases in Arabidopsis thaliana (Brenner et al., 2005). We have isolated Arabidopsis knock-out mutants with T-DNA insertions in CK-regulated genes encoding kinases and phosphatases and performed an extensive phenotypic screening of those mutant lines. By root elongation test we have found four mutants with a significantly changed response to CKs, suggesting that the genes that the mutant lines are mutated in may have an important role for CK action in plants. This work also describes contemporary approaches for analysis of phosphoproteome and first results that we have obtained in our efforts to identify molecular targets of the CK-regulated kinases and phosphatases.

Keywords

rostlinné hormony, cytokininy, benzylaminopurin, fosforylace, fosfoproteom, fosfoproteomika, kinázy, fosfatázy, fenotypová analýza, test prodlužování kořene, mutantní linie Arabidopsis plant hormones, cytokinins, benzylaminopurine, phosphoralation, phosphoproteome, phosphoproteomics, kinases, phosphatases, phenotype analysis, root elongation test, Arabidopsis mutant lines

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 15. 5. 2012

Thesis defence

• Date of defence: 15. 6. 2012
• Supervisor: doc. RNDr. Jan Hejátko, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Biology / Molecular Biology and Genetics