Reaktivní formy dusíku v obranném mechanismu rostlin

Bc. Tereza JENDRIŠÁKOVÁ

Master's thesis

Reactive nitrogen species in plant defence responses

Abstract:

Oxid dusnatý (NO) je důležitá signální molekula, která se podílí na imunitní odpovědi u rostlin po napadení mikrobiálními patogeny. S-nitrosoglutathionreduktasa (GSNOR) je známá jako klíčový enzym v metabolismu NO. GSNOR, dříve popsaná jako S-(hydroxymethyl)glutathiodehydrogenasa, patří do rodiny alkoholdehydrogenas třídy III. Reguluje hladinu S-nitrosoglutathionu (GSNO) v buňce a tak nepřímo ovlivňuje celkové množství proteinových S-nitrosothiolů. Elicitiny patří do skupiny apoplastických efektorů sekretovaných rodem Phytophthora a blízce s ní příbuzným rodem Pythium z řádu Pythiales. Cílem této práce bylo studovat možné zapojení GSNOR v obrané reakci rostlin aktivované po aplikaci elicitinů na modelovém systému buněčných suspenzí tabáku. Byl testován elicitin kryptogein z P. cryptogea a jeho mutantní formy L41F, V84F a L41F/V84F s různou schopností vyvolat produkci reaktivních forem kyslíku (ROS) a nekrózu buněk. S využitím specifických fluorescenčních sond byla detekována různá intenzita zvýšené produkce ROS a reaktivních forem dusíku (RNS) v závislosti na použité formě elicitinu a s tím spojená změna ve viabilitě a schopnosti vývoje buněčné suspenze. Významně upregulovaná exprese NADPHoxidasy 1 a 2 (NtRBOHD 1 a 2) v případě aplikace kryptogeinu a jeho mutantní formy V84F koreluje s detekovanou intenzivní produkcí ROS. Byl prokázán jednoznačný vliv elicitinů na úroveň S-nitrosylace proteinů stanovené metodou biotin-switch. S výjimkou mutantní formy elicitinu L41F/V84F byl zaznamenán po aplikaci elicitinů pokles GSNOR aktivity. Na úrovni exprese GSNOR byla pozorována downregulace. Změny v aktivitě GSNOR korespondují s intenzitou S-nitrosylace proteinů. Upregulace vybraných genů zejména po aplikaci kryptogeinu a jeho mutantní formy V84F poukazuje na aktivaci etylén/jasmonové signální dráhy.

Abstract:

Nitric oxide (NO) is an important signalling molecule involved in the plant immune response to infection by microbial pathogens. S-nitrosoglutathione reductase (GSNOR) is known as a key enzyme in the metabolism of S-nitrosothiols. GSNOR, previously described as S-(hydroxymethyl)glutathione dehydrogenase belongs to the family of alcohol dehydrogenases class III. It regulates the level of S-nitrosoglutathione (GSNO) in the cell and thus indirectly affects the total amount of protein S-nitrosothiols. Elicitins belongs to the group of apoplastic effectors secreted by oomycetes from Phytophthora genus and closely related Pythium genus from the Pythiales order. The aim of this work was to study the possible involvement of GSNOR in plant defence responses activated after elicitins application to a model system of tobacco cell suspension. Cryptogein from P. cryptogea and its mutant forms L41F, V84F and L41F/V84F were tested with their varying ability to induce production of reactive oxygen species (ROS) and the cell necrosis. Using specific fluorescent probes, different intensities of increasing production of ROS and RNS were detected, depending on the form of elicitin, associated with changes in the viability and development of tobacco cell. Significantly upregulated expression of NADPHoxidase 1 and 2 (NtRBOHD 1 and 2) after application of cryptogein and its mutant forms V84F was detected, which correlates with the intensive production of ROS. Unambiguous effect of elicitins to the level of protein S-nitrosylation was demonstrated using biotin-switch method. Decreased GSNOR activity and down-regulation of GSNOR expression were observed after elicitins application, except for the mutant L41F/V84F. Changes in GSNOR activity corresponded with levels of protein S-nitrosylation. Up-regulation of selected genes after cryptogein and mutant form V84F application indicates an activation of ethylene/jasmonic acid signalling pathway.

Keywords

Elicitiny, kryptogein, kyselina jasmonová, etylén, oxid dusnatý, S-nitrosoglutathionreduktasa, Nicotiana tabacum L. cv. Xanthi

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 30. 4. 2015

Accessible from:: 30. 4. 2015

Thesis defence

• Supervisor: doc. RNDr. Lenka Luhová, Ph.D.

PALACKÝ UNIVERSITY IN OLOMOUC

Faculty of Science

Master programme / field:
Biochemistry / Biochemistry