Regulace metabolismu reaktivních forem dusíku a kyslíku S-nitrosylací u hrachu setého

Bc. Markéta VAVREČKOVÁ

Bachelor's thesis

Regulation of reactive nitrogen and oxygen species metabolism by S-nitrosylation in pea

Abstract:

V rámci reakce rostlin na biotický a abiotický stres se tvoří reaktivní formy dusíku (RNS) a kyslíku (ROS), které aktivují řadu signálních kaskád podílejících se na specifických obranných odpovědích. Řadí se zde také posttranslační modifikace proteinů, z nichž má v signálních drahách RNS největší význam S-nitrosylace, která spočívá v připojení nitroso-skupiny na cysteinová residua cílových proteinů a mění jejich aktivitu, stabilitu a příslušnou odpověď. S-nitrosoglutathionreduktasa (GSNOR) a thioredoxinreduktasa (TrxR) představují u rostlin klíčové enzymy denitrosylace regulující hladiny S-nitrosylovaných proteinů. Cílem této práce bylo studium úlohy S-nitrosylace a denitrosylace ve vývoji kořene a nadzemní části dvou kultivarů hrachu setého Pisum sativum cv. Kudrnáč a Pisum sativum cv. Twinset s využitím modulátorů hladiny oxidu dusnatého donoru GSNO a lapače PTIO. Byly zaznamenány rozdílné změny obsahu S-nitrosothiolů (RSNO) a s nimi související modulace aktivity GSNOR i TrxR v nadzemních částech i kořenech obou kultivarů. Intenzita S-nitrosylace proteinů se významně snížila po aplikaci GSNO i PTIO v kořenech P. sativum cv. Twinset. Vlivem modulátorů došlo ke změnám hladiny celkových RSNO v membránové frakci a produkci ROS prostřednictvím aktivity NADPH-oxidasy, jejíž aktivita je regulována S-nitrosylací.

Abstract:

In plants exposed to stress conditions, reactive nitrogen (RNS) and oxygen species (ROS) can activate signaling cascades involved in defense responses. S-nitrosylation, a reversible attachment of a NO moiety to thiol group of cysteine residues, is considered as the most important posttranslational modification in the context of RNS signaling. S-nitrosylation can impact protein functionality, stability and cellular localization. S-nitrosoglutathione reductase (GSNOR) and thioredoxine reductase (TrxR) are the key enzymes of denitrosylation controlling the levels of S-nitrosylated proteins. The aim of this work was to study the role of S-nitrosylation and denitrosylation in the development of two pea cultivars Pisum sativum cv. Kudrnáč and Pisum sativum cv. Twinset using nitric oxide modulators - donor GSNO and scavenger PTIO. Different changes in S-nitrosothiols (RSNOs) levels, modulation of GSNOR and TrxR activities were detected in both cultivars. Intensity of protein S-nitrosylation was significantly decreased after GSNO and PTIO application in roots of P. sativum cv. Twinset. The level of total RSNOs in the membrane fraction and ROS production through NADPH-oxidase activity, regulated by S-nitrosylation, has changed as a result of GSNO and PTIO application.

Keywords

Reaktivní formy dusíku, reaktivní formy kyslíku, oxid dusnatý, NADPH-oxidasa, S-nitrosylace, S-nitrosothioly, S-nitrosoglutathionreduktasa, thioredoxinreduktasa

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 10. 5. 2018

Thesis defence

• Date of defence: 11. 6. 2018
• Supervisor: Mgr. Tereza Jedelská, Ph.D.

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Biochemistry / Biochemistry