Vliv snížené exprese mitogenem-aktivovaných protein kináz na cytoskelet vojtěšky (Medicago sativa L.)

Bc. Valerie KOTULANOVÁ

Master's thesis

The reaction of cytoskeleton to downregulation of mitogen-activated protein kinases (MAPKs) in alfalfa (Medicago sativa L.)

Abstract:

Jedním z nejčastěji studovaných mechanismů signalizace u rostlin je kaskáda mitogenem-aktivovaných protein kináz (MAPK), přenášející signály prostřednictvím fosforylace a defosforylace proteinů. MAPK aktivují a regulují velké množství rozličných jaderných, cytosolických či cytoskeletálních substrátů a jsou zapojeny do vývojových a obranných reakcí. Mezi nejvýznamnější MAPK u Medicago sativa se řadí SIMK neboli stresem indukovaná MAPK, k jejíž aktivaci dochází přenosem signálu z nadřazené SIMKK. Cílem této diplomové práce byla produkce transgenních rostlin M. sativa se sníženou expresí SIMKK (SIMKK-RNAi) v expresní linii GFP-FABD2 k vizualizaci aktinového cytoskeletu a v expresní linii tagRFP-TUA6 k vizualizaci mikrotubulového cytoskeletu. Transformace byla provedena prostřednictvím bakterií Agrobacterium tumefaciens a celý proces včetně následné regenerace stabilních dvojitých transgenních linií byl zdokumentován. U dvojitých transgenních linií SIMKK-RNAi tagRFP-TUA6 a SIMKK-RNAi GFP-FABD2 byla provedena imunoblotová analýza pro kvalitativní a semikvantitativní determinaci změn v úrovni produkce proteinu SIMK a mikroskopická analýza pro dokumentaci struktury, organizace a dynamiky mikrotubulového a aktinového cytoskeletu. Výsledky práce naznačují, že přítomnost SIMK a úroveň její exprese můžou mít regulační vliv na organizaci cytoskeletu v buňkách M. sativa.

Abstract:

One of the most studied signaling mechanisms in plants is the cascade of mitogen-activated protein kinases (MAPKs), transmitting signals through protein phosphorylation and dephosphorylation. MAPKs activate and regulate many different nuclear, cytosolic, or cytoskeletal substrates and are involved in developmental and defense reactions. Among the most important MAPKs in Medicago sativa is SIMK or stress-induced MAPK, which is activated by signal transmission from the upstream SIMKK. The aim of this thesis was the production of transgenic M. sativa plants with reduced expression of SIMKK (SIMKK-RNAi) in the GFP-FABD2 expression line to visualize the actin cytoskeleton and in the tagRFP-TUA6 expression line to visualize the microtubules. Transformation was done through Agrobacterium tumefaciens and the whole process including the subsequent regeneration of stable double transgenic lines was documented. In the double transgenic lines SIMKK-RNAi tagRFP-TUA6 and SIMKK-RNAi GFP-FABD2, immunoblot analysis was performed for qualitative and semiquantitative determination of changes in the level of SIMK protein production, and microscopic analysis was performed for documentation of structure, organization and dynamics of the microtubule and actin cytoskeleton. The results indicate that the presence and expression level of SIMK may have an important regulatory impact to cytoskeleton organization in cells of M. sativa.

Keywords

Medicago sativa, MAPK, SIMKK, SIMK, cytoskelet, aktin, mikrotubuly, GFP-FABD2, tagRFP-TUA6

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 2. 5. 2023

Thesis defence

• Supervisor: prof. Mgr. Miroslav Ovečka, Ph.D.

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

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