Structural and functional domain analysis of Arabidopsis plasma membrane PIN-FORMED proteins.

Mgr. Veronika Bilanovičová, Ph.D.

Doctoral thesis

Abstract:

Auxin řídí ontogenezi rostlin prostřednictvím redistribuce z buňky do buňky v tkáních. Plazmové membránové PIN FORMED (PIN) proteiny usnadňují dodávání auxinu polárním způsobem a udržují vývojově potřebná maxima auxinu. Během let jsme získali mnoho informací o jejich efluxní aktivitě, subcelulárním přepravě a polaritě. Teprve nedávno jsme se dozvěděli o 3-rozměrné struktuře těchto nosičů. Nedostatek strukturních informací o podstatné části PIN proteinů – hydrofilní smyčce – nás však motivoval ke zkoumání jeho biochemických vlastností. Poskytujeme pohled do jeho sekundárních struktur, odhalujeme jeho vnitřně neuspořádanou proteinovou (IDP) povahu, která se projevuje zvýšeným obsahem struktury po tepelném tání. Ačkoli nedávno publikovaná strukturální data odlišila základní stavbu domén PINů na skeletární a transportní, tento rozdíl již byl zdůrazněn ve studiích dlouhé membránové topologie PIN, ale nebyl dále rozpracován. Na tenhle problém však tato práce navazuje. Dvojitě označíme PIN2 proteínu, imunoznačíme jeho hydrofilní smyčku a C-konec a zkoumáme intenzitu a subcelulární lokalizaci těchto signálů. Naše pozorování naznačují, že jejich charakteristiky se nezdají být vždy totožné.

Abstract:

Auxin guides plant ontogenesis through its cell-to-cell redistribution in the tissues. Plasma membrane PIN FORMED (PIN) proteins facilitate auxin delivery in a polar fashion and maintain developmentally needed auxin maxima. We obtained much information about their efflux activity, subcellular trafficking, and polarity through the years. Only recently, we have learned about the 3-dimensional structure of those carriers. However, the lack of structural information about an essential part of PIN proteins – the hydrophilic loop - motivated us to investigate its biochemical properties. We provide an insight into its secondary structures, revealing its intrinsically disordered protein (IDP) nature, manifested by increased structure content upon thermal melting. Although recently published structural data has differentiated the PIN moiety on the scaffold and transporter domains, this distinction has already been highlighted in the long PIN membrane topology studies but was not further elaborated. However, the plot is followed up in this thesis. We double-tag the PIN2, immunostaining its hydrophilic loop and C-terminus, and investigate the intensity and subcellular localization of those signals. Our observations indicate that their characteristics do not seem to be always identical.

Keywords

PIN, hydrofilní smyčka, nestrukturovaný proteín, C-konec, zkrácení, auxínový transport, hydrophilic loop, intrinsically disordered protein, C-terminus, truncation, auxin transport

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 13. 10. 2022

Thesis defence

• Date of defence: 24. 11. 2022
• Supervisor: B.A. Tomasz Nodzynski, M.Sc.
• Reader: Ing. Blanka Pekárová, Ph.D., doc. Mgr. Jan Zouhar, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Genomics and Proteomics / Genomics and Proteomics