Charakterizace vybraných SOD u rostlin Arabidopsis thaliana a Medicago sativa

Sabina HANÁKOVÁ

Bachelor's thesis

Characterization of selected SOD in Arabidopsis thaliana and Medicago sativa

Abstract:

Rostliny, jakožto sesilní organismy, svádí celoživotní boj s měnícími se podmínkami prostředí a investují tak nemalé množství energie do vhodné adaptace. Mezi první signální molekuly patří reaktivní formy kyslíku, které vznikají v odpovědi na nově působící stres, a to v důsledku působení jak biotických, tak i abiotických stresových faktorů. Jejich hladiny musí být udržovány v určité fyziologické koncentraci, jinak se jejich signální funkce mění na destruktivní. Za tímto účelem rostliny vyvinuly komplexní aparát nazývaný jako antioxidační obrana. Jedním z hlavních zástupců antioxidační obrany jsou enzymy, známé jako superoxiddismutasy, které katalyzují přeměnu superoxidového radikálu na peroxid vodíku a kyslík. Tyto enzymy jsou zastoupeny v genomu Arabidopsis thaliana celkem v osmi isoformách a regulace jejich exprese je ovlivňována celou řadou podnětů. Mezi nejvýznamnější faktory ovlivňující expresi SOD patří dostupnost mědi, kdy je tato regulace zprostředkována pomocí transkripčního faktoru SQUAMOSA promoter-biding protein-like 7. Tato práce pomocí biochemické analýzy, zahrnující enzymatickou analýzu a imunoblotování se specifickými protilátkami anti-CSD a anti-FSD1, ověřila vliv různých koncentrací mědi v růstovém médiu na abundanci a aktivitu superoxiddismutas, společně s fenotypovými projevy u divokého typu A. thaliana a rostliny Medicago sativa. Pomocí bioinformatické analýzy byly nově definovány superoxiddismutasy u rostliny M. sativa a následná fylogenetická analýza navrhla jejich možnou roli v buňce. Provedená mikroskopická analýza tranzientně transformovaných listů Nicotiana benthamiana potvrdila funkčnost dříve připraveného konstruktu kódujícího pCSD1-gCSD1::eGFP:3´UTR-CSD1 a naznačila možnou subcelulární lokalizaci tohoto fúzního proteinu.

Abstract:

Plants, as sessile organisms, are fighting daily with consistent changes in their environmental conditions and they invest a large amount of energy into appropriate adaptation. Reactive oxygen species belongs among the first signal molecules, which are being created as a reaction to a stress, due to biotic and abiotic stress factors. The concentration of reactive oxygen species has to be maintained in certain physiological concentrations, otherwise their signal functions change to destructive ones. For this purpose, plants had developed a complex apparatus called an antioxidant defence. One of the main representatives of antioxidant defences are enzymes known as superoxide dismutases, which catalyse conversion of superoxide radicals to hydrogen peroxide and oxygen. These enzymes are presented overall in eight isoforms in the genome of Arabidopsis thaliana and their gene expression regulation is affected by a whole range of factors. One of the most important factors influencing their expression is the availability of copper, which is mediated via transcriptional factor SQUAMOSA promoter-binding protein like 7. This bachelor thesis verified the influence of various concentrations of copper in growth medium on abundance and activity of A. thaliana and Medicago sativa superoxide dismutases by using biochemical analysis, including enzymatic analysis and immunoblotting with specific anti-CSD and anti-FSD1 antibodies. Also, the phenotype analysis of A. thaliana and M. sativa seedlings was performed under exanimated conditions. The new superoxide dismutases were defined by bioinformatical analysis in M. sativa and phylogenetic analysis suggested their possible role in cell. The microscopic analysis of transiently transformed leaves of Nicotiana benthamiana confirmed the functionality of a prepared pCSD1-gCSD1::eGFP:3'UTR-CSD1 construct which indicated a possible subcellular localization of fusion protein.

Keywords

reaktivní formy kyslíku, antioxidační obrana, superoxiddismutasy, SQUAMOSA promoter-binding protein-like, Arabidopsis thaliana, Medicago sativa

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 17. 5. 2022

Thesis defence

• Supervisor: Mgr. Petr Dvořák, Ph.D.

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Biotechnology and Genetic Engineering / Biotechnology and Genetic Engineering