A ROP GTP-ázok által aktivált lúdfű receptor-szerű citoplazmatikus kinázok (RLCK VI_A osztály) jellemzése

Hasonló dokumentumok
KUTATÁSI TÉMAJAVASLAT ITC hallgatónak jelentkezők számára ROP GTPÁZOK ÁLTAL KÖZVETÍTETT JELÁTVITEL NÖVÉNYEKBEN

A doktori értekezés tézisei. A növényi NRP fehérjék lehetséges szerepe a hiszton defoszforiláció szabályozásában, és a hőstressz válaszban.

2. A jelutak komponensei. 1. Egy tipikus jelösvény sémája 2. Ligandok 3. Receptorok 4. Intracelluláris jelfehérjék

Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetése az Európai Unió új társadalmi kihívásainak a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen

A búza (Triticum aestivum L.) glutamin szintetáz enzim viselkedése abiotikus stresszfolyamatok (a szárazság- és az alumíniumstressz) során

Jelutak. 2. A jelutak komponensei Egy tipikus jelösvény sémája. 2. Ligandok 3. Receptorok 4. Intracelluláris jelfehérjék

Egy új genetikai módszerrel azonosított Arabidopsis A4A hősokk faktor funkcionális jellemzése

A plazma membrán mikrodomének szabályzó szerepe a sejtek növekedési és stressz érzékelési folyamataiban. Csoboz Bálint

Receptorok és szignalizációs mechanizmusok

TDK lehetőségek az MTA TTK Enzimológiai Intézetben

Szignalizáció - jelátvitel

Új genetikai stratégia kidolgozása az Arabidopsis stressz válaszát szabályzó gének azonosítására

A búzaszem fejlődésében szerepet játszó gének azonosítása bioinformatikai és molekuláris módszerekkel. Doktori (Ph.D.) értekezés SZŰCS ATTILA

Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetése az Európai Unió új társadalmi kihívásainak a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen

A TATA-kötő fehérje asszociált faktor 3 (TAF3) p53-mal való kölcsönhatásának funkcionális vizsgálata

Doktori értekezés tézisei

Az AT 1A -angiotenzinreceptor G-fehérjétől független jelátvitelének vizsgálata C9 sejtekben. Doktori tézisek. Dr. Szidonya László

ÖNÉLETRAJZ. Gyermekei: Lőrinc (1993), Ádám (1997) és Árpád (1997) Középiskola: JATE Ságvári Endre Gyakorló Gimnáziuma,

Multidrog rezisztens tumorsejtek szelektív eliminálására képes vegyületek azonosítása és in vitro vizsgálata

NÖVÉNYÉLETTAN. Az Agrármérnöki MSc szak tananyagfejlesztése TÁMOP /1/A

Semmelweis egyetem. A Vav2 fehérje szabályozásának vizsgálata az epidermális növekedési faktor jelpályájában TAMÁS PÉTER

A T sejt receptor (TCR) heterodimer

Paralóg jelátviteli útvonalak finom szabályozásának szerkezeti alapú vizsgálata

NÖVÉNYÉLETTAN. Az Agrármérnöki MSc szak tananyagfejlesztése TÁMOP /1/A

BEVEZETÉS CÉLKITŰZÉSEK

A sejtfelszíni receptorok három fő kategóriája

AZ ALACSONY HŐMÉRSÉKLET HATÁSÁRA BEKÖVETKEZŐ REDOX ÉS GÉNEXPRESSZIÓS VÁLTOZÁSOK GABONAFÉLÉKBEN

ÖSSZ-TARTALOM 1. Az alapok - 1. előadás 2. A jelutak komponensei 1. előadás 3. Főbb jelutak 2. előadás

Jelutak ÖSSZ TARTALOM. Jelutak. 1. a sejtkommunikáció alapjai

Natív antigének felismerése. B sejt receptorok, immunglobulinok

Ph.D. disszertáció tézisei

A dsaga SPECIFIKUS HISZTON ACETILÁCIÓ GÉNMŰKÖDÉS SZABÁLYOZÁSBAN BETÖLTÖTT FUNKCIÓJÁNAK VIZSGÁLATA. Zsindely Nóra

ÖSSZ-TARTALOM. 1. Az alapok - 1. előadás 2. A jelutak komponensei 1. előadás 3. Főbb jelutak 2. előadás 4. Idegi kommunikáció 3.

Az ADA2b adaptor fehérjéket tartalmazó hiszton acetiltranszferáz komplexek szerepének vizsgálata Drosophila melanogaster-ben

Immunológia alapjai. 10. előadás. Komplement rendszer

Receptorok, szignáltranszdukció jelátviteli mechanizmusok

A szamóca érése során izolált Spiral és Spermidin-szintáz gén jellemzése. Kiss Erzsébet Kovács László

A C1 orf 124/Spartan szerepe a DNS-hiba tolerancia útvonalban

Asztroglia Ca 2+ szignál szerepe az Alzheimer kórban FAZEKAS CSILLA LEA NOVEMBER

S-2. Jelátviteli mechanizmusok

(1) A T sejtek aktiválása (2) Az ön reaktív T sejtek toleranciája. α lánc. β lánc. V α. V β. C β. C α.

Növényvédelmi Tudományos Napok 2014

Doktori értekezés tézisei. Új típusú ciklin-függő kináz inhibitor fehérje lucernából

Plant RBR proteins are phosphorylated in cell cycle-phase dependent manner and the B

Apoptózis. 1. Bevezetés 2. Külső jelút 3. Belső jelút

16. A sejtek kommunikációja: jelátviteli folyamatok (szignál-transzdukció)

Mapping out MAPK interactors

1. Bevezetés. Integrinek, Fc-receptorok és G-fehérje-kapcsolt receptorok jelátvitelének mechanizmusa neutrofil granulocitákban

Jelutak. Apoptózis. Apoptózis Bevezetés 2. Külső jelút 3. Belső jelút. apoptózis autofágia nekrózis. Sejtmag. Kondenzálódó sejtmag

Biológiai módszerek alkalmazása környezeti hatások okozta terhelések kimutatására

NÖVÉNYÉLETTAN. Az Agrármérnöki MSc szak tananyagfejlesztése TÁMOP /1/A

Immunológia alapjai. 16. előadás. Komplement rendszer

A C. elegans TRA-1/GLI/Ci szex-determinációs faktor célgénjeinek meghatározása és analízise. Doktori értekezés tézisei.

SEJTCIKLUS SPECIFIKUS GÉNEK SZABÁLYOZÁSA A NÖVÉNYI NÖVEKEDÉS ÉS FEJLDÉS SORÁN

A zsírszövet mellett az agyvelő lipidekben leggazdagabb szervünk. Pontosabban az agy igen gazdag hosszú szénláncú politelítetlen zsírsavakban

Immunológia 4. A BCR diverzitás kialakulása

A doktori (Ph.D.) értekezés tézisei

Két kevéssé ismert humán ABCG fehérje expressziója és funkcionális vizsgálata: ABCG1 és ABCG4 jellemzése

3. Főbb Jelutak. 1. G protein-kapcsolt receptor által közvetített jelutak 2. Enzim-kapcsolt receptorok által közvetített jelutak 3.

10. Genomika 2. Microarrayek és típusaik

Diabéteszes redox változások hatása a stresszfehérjékre

OTKA ZÁRÓJELENTÉS

Immunológia alapjai előadás. Az immunológiai felismerés molekuláris összetevői.

A glükóz reszintézise.

Transzgénikus növények alkalmazása a funkcionális genomikai kutatásokban

MTA Doktori Pályázat TÉZISFÜZET. Fehérje kináz alapú jelátviteli komplexek: szerkezet, funkció és evolúció. dr Reményi Attila

Opponensi vélemény. címmel benyújtott akadémiai doktori értekezéséről

Immunológia alapjai előadás. Az immunológiai felismerés molekuláris összetevői

Transzgénikus növények alkalmazása a funkcionális genomikai kutatásokban

Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetése az Európai Unió új társadalmi kihívásainak a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen

Norvég Finanszírozási Mechanizmus által támogatott projekt HU-0115/NA/2008-3/ÖP-9 ÚJ TERÁPIÁS CÉLPONTOK AZONOSÍTÁSA GENOMIKAI MÓDSZEREKKEL

There are no translations available. CURRENT APPOINTMENT(S):

Immunológia alapjai. Az immunválasz szupressziója Előadás. A szupresszióban részt vevő sejtes és molekuláris elemek

Összefoglalás első fejezete

NÖVÉNYÉLETTAN. Az Agrármérnöki MSc szak tananyagfejlesztése TÁMOP /1/A

Búza tartalékfehérjék mozgásának követése a transzgénikus rizs endospermium sejtjeiben

Szakmai önéletrajz. Tanulmányok: Tudományos minısítés:

Ph.D. értekezés tézisei. A c-típusú citokrómok biogenezisében résztvevő fehérjék. szerepe és génjeik szabályozása Sinorhizobium meliloti-ban

Vezikuláris transzport

SZAPORODÁSBIOLÓGIAI KUTATÁSOK A NÖVÉNYNEMESÍTÉS SZOLGÁLATÁBAN

Oszvald Mária. A búza tartalékfehérjék tulajdonságainak in vitro és in vivo vizsgálata rizs modell rendszerben

A sejtfelszíni FasL és szolubilis vezikulakötött FasL által indukált sejthalál gátlása és jellemzése

A Huntington kór patogenezisének vizsgálata Drosophila modell felhasználásával

A preventív vakcináció lényege :

Bevezetés. 2. Rhinitises/asthmás betegek kiemelése 880 dolgozót (695 beköltözot és 185 oslakost) kérdoív alapján emeltem ki ipari populációból Pakson.

TEMATIKA Biokémia és molekuláris biológia IB kurzus (bb5t1301)

ONKOGÉN K-RAS MUTÁCIÓK: SZERKEZET ALAPÚ ALLÉL SPECIFIKUS INHIBITOR TERVEZÉS. Vértessy G. Beáta MedInProt Konferencia Budapest, április 22.

Kutatási beszámoló A p50gap intracelluláris eloszlásának és sejtélettani szerepének vizsgálata

4. A humorális immunválasz október 12.

19.Budapest Nephrologiai Iskola/19th Budapest Nephrology School angol 44 6 napos rosivall@net.sote.hu

KIS GTP-KÖTŐ FEHÉRJE SZEREPE A NÖVÉNYI CIRKADIÁN ÓRA, STRESSZ-VÁLASZOK ÉS A FÉNYFÜGGŐ ENDOREDUPLIKÁCIÓ SZABÁLYOZÁSÁBAN

Bioinformatika előadás

Epigenetikai mintázatok biomarkerként történő felhasználási lehetőségei a toxikológiában

DOKTORI ÉRTEKEZÉS TÉZISEI AZ OPPORTUNISTA HUMÁNPATOGÉN CANDIDA PARAPSILOSIS ÉLESZTŐGOMBA ELLENI TERMÉSZETES ÉS ADAPTÍV IMMUNVÁLASZ VIZSGÁLATA

Xenobiotikum transzporterek vizsgálata humán keratinocitákban és bőrben

A genomikai oktatás helyzete a Debreceni Egyetemen

A sejtfelszíni receptorok három fő kategóriája

Honlap szerkesztés Google Tudós alkalmazásával

avagy az ipari alkalmazhatóság kérdése biotechnológiai tárgyú szabadalmi bejelentéseknél Dr. Győrffy Béla, Egis Nyrt., Budapest

A tumorsejtek által kiválasztott galektin-1 T-sejtekre kifejtett apoptotikus hatásának mechanizmusa

Átírás:

A Ph.D dolgozat összefoglalója A ROP GTP-ázok által aktivált lúdfű receptor-szerű citoplazmatikus kinázok (RLCK VI_A osztály) jellemzése Manuela Elena Jurca Témavezető: Dr. Fehér Attila Növénybiológia Intézet Magyar Tudományos Akadémia Szegedi Biológia Kutatóközpont Szegedi Tudományegyetem 2011

BEVEZETÉS A felsőbbrendű növényeket helyhezkötött életmódjuk következtében rengeteg külső inger éri. A növényi sejteknek ezek mellett számos belső, egyedfejlődési (pl. hormonális) szignált is fel kell dolgozniuk. A különböző jeleket a sejteknek pontosan kell felismerni, rendszerezniük kell azokat és sejt- vagy szerv szintű válaszokká kell lefordítani. A jelek érzékelésének mechanizmusa és a jelátviteli útvonalak számos komponense erősen konzervált az eukarióta élőlényekben, bár a növények az állatoktól eltérő evolúciós útvonalon fejlődve ezen a téren is számos sajátos tulajdonságra tettek szert, illetve az ősi mechanizmusokat sajátos módon kombinálták. Az olyan kísérleti modelleken, mint pl. a Drosophila, Caenorhabditis, Xenopus petesejtek, emlős sejtvonalak, valamint az élesztő, végzett nagy számú kísérlet vezetett arra a felismerésre, hogy a jelátvitelben szerepet játszó alapelemek jelentős mértékben konzerváltak. Egy kívülről érkező jel hozzákötődik vagy stimulál egy plazmamembrán-kötött receptort, mely aktivál egy GTP-kötő fehérjét (G-protein). A G- protein két, egy GDP-kötött (inaktív forma) és egy GTP-kötött (aktív forma), konformációs állapot között váltakozik, ezáltal kétállású molekuláris kapcsolóként játszva szerepet a jelátvitelben. A GTP-t a fehérje saját GTP-áz aktivitása hidrolizálja GDP-vé, de ezt az aktivitást számos egyéb fehérje szabályozza. A G-protein aktivált állapotban vagy protein kinázokat aktivál, vagy más ún. effektor molekulákat és/vagy másodlagos hírvivőket befolyásol, melyek viszont szabályozzák további fehérjék (pl. fehérje kinázok) aktivitását. A protein kinázok illetve más effektorok által szabályozott fehérjék gén kifejeződést és/vagy anyagcsere útvonalakat regulálnak. A protein foszfatázok természetesen szintén fontos elemei a jelátvitelnek. Az általános jel felfogási/továbbítási útvonal tehát legalább 4 elemet foglal magában: receptorokat, G- proteineket, effektor molekulákat vagy másodlagos hírvivőket, valamint a protein kinázokat és foszfatázokat. A szignalizációs G-proteinek két osztálya ismert: a heterotrimér szerkezetű G-proteinek és a kis molekulatömegű GTP-kötő fehérjék monomer RAS szupercsaládja. 2

Növényekben a sejtfelszíni receptoroktól a sejtmagi (génexpressziós) vagy citoplazmatikus (anyagcsere) válaszokig vezető jelátviteli útvonalak kevéssé ismertek. A lúdfű genomi szekvenciája többek között azt is elárulja, hogy az állatok és élesztők által használatos jeltovábbító G-proteinek közül sok hiányzik a növényekben. Viszont rendelkeznek egy egydülálló kis GTP-áz családdal, melyet ROP-nak (Rho-of-plants) neveztek el. A Rho-típusú GTP-ázok a kis GTP-kötő fehérjék RAS szupercsaládjához tartoznak, melyek kétállású molekuláris kapcsolóként funkcionálnak GDP- vagy GTPkötött konformációjuktól függően (Wennerberg és mtsai. 2005; Lundquist 2006). A Rho GTP-ázok a sejtváz organizációjának és dinamikájának, a sejtmembrán NADPH oxidáz aktivitásának és a génexpressziónak a szabályozásán keresztül számos sejtszintű folyamatban vesznek részt (Bokoch 2000; Bustelo és mtsai. 2007). Ezen multifunkcionális fehérjék GTP-kötő és hidrolizáló aktivitását fehérje faktorok külön csoportja tartja szigorú szabályzás alatt (Narumiya 1996). A jelátviteli láncban Rho GTP-ázok után következő (effektor) fehérjék száma szintén igencsak tetemes, mely tény a Rho GTP-ázok jelátviteli specificitását tovább növeli (Cotteret és Chernoff 2002; Karnoub és mtsai. 2004). A Rho- típusú kis GTP-ázok a legtöbb eukariótában jelen levő ősi fehérjék,, meglehetősen magasfokú szerkezeti konzerváltsággal. Azonban a zöld növények fejlődésének korai elválása az állatok és a gombák fejlődési útvonalától a növényi ROP GTP-ázok elkülönített evolúciójához vezetett (Brembu és mtsai. 2006). Ez az elszeparáltság számos növényspecifikus jelleg kialakulását eredményezte, ahogyan ez a ROP GTP-ázok jelátviteli és szabályozottságbeli sajátosságai, valamint elsődleges szerkezetének esetében is igazolt (Brembu és mtsai. 2006; Berken és Wittinghofer 2008). Többek között pl. a más eukarióta szervezetekre jellemző (Hofmann 2004; Cotteret és Chernoff 2002) CRIB (Cdc42/Rac-interactive-binding) motívumot tartalmazó kinázokat (p21-aktivált kinázok vagy PAK) növényekben nem tudtak azonosítani. Állati és élesztő sejtekben a PAK kinázok fontos szerepet töltenek be az alapvető sejtszintű folyamatokban, úgy mint a sejtváz átraszerveződésében, valamint a mitogén-aktivált protein kináz (MAPK) kaszkádok serkentésében (Hofmann és mtsai. 3

2004; Bokoch 2003). Éppen ezért meglepő, hogy mindezidáig a növényekben nem sikerült hasonló útvonalakra fényt deríteni. Ráadásul a növényeknek nincsenek Ras GTP-ázaik sem, noha ezek a fehérjék más eukariótákban szintén kulcsfontosságú szerepűek a MAPK-közvetítette mitogén jelátvitelben (Dunn és mtsai. 2005). Ebből kifolyólag a ROP GTP-ázokat általánosságban úgy tekintik, mint az egyetlen jelátvivő típusú növényi kis GTP-ázokat melyek kombinált Rho és Ras funkciókkal bírhatnak. Így azt is feltételezik, hogy ezeknek a fehérjéknek is, jelenleg még ismeretlen módon, de kapcsolódniuk kell kináz kaszkádokhoz (Berken 2006; Yang 2007). Laboratóriumunkban egy korábbi kutatás már bebizonyította, hogy lucernában a ROP GTP-ázok kölcsönhatnak az RLCK kinázokkal és aktiválják azokat (Dorjgotov és mtsai. 2009). Jelenlegi munkánk célja az volt, hogy lúdfűben jellemezzük ennek a ROP GTPáz aktivált kináz csoportnak a funkcióját. CÉLKITŰZÉSEK Elsődleges célunk azon fehérje kinázok jellemzése volt, melyek a lúdfű (Arabidopsis thaliana) RLCK VI. osztályába tartoznak. Ezt a fehérjecsaládot arra a korábbi megfigyelésre alapozva választottuk ki, hogy ezek a csak növényekben előforduló fehérjék ROP GTP-áz aktivált (ROP effektor) kinázként működhetnek. Annak ellenére, hogy a ROP GTP-ázok közvetítette jelátvitelben fontos szereppel bírhatnak, a lúdfű RLCK VI. osztályának tizennégy tagjáról alig néhány gyakorlati/funkcionális információ érhető el. Ezért a következő kísérletek elvégzése mellett döntöttünk: elsődleges szerkezetüket in silico vizsgálatoknak vetjük alá megvizsgáljuk a génkifejeződési mintázatukat valósidejű kvantitatív PCR segítségével in silico adatelemzés során feltérképezzük az RLCK kinázok, ROP GTPázok és más ROP GTP-áz effektorok valamint szabályzók együttes génkifejeződését élesztő kéthibrid rendszer segítségével meghatározzuk az RLCK kinázok és ROP GTP-ázok kölcsönhatásának specifitását 4

vizsgáljuk a kinázok in vitro aktivitásának ROP GTPázok általi szabályozását létrehozunk az RLCK VI. osztály egyes tagjait túltermelő illetve lecsendesítő transzgénikus lúdfű növényeket és elvégezzük azok elsődleges molekuláris és fenotípusos jellemzését ALKALMAZOTT MÓDSZEREK Bioinformatikai módszerek Növénykúltúrák fenntartása, stresszkezelése, ösztradiol indukció Transzgénikus növények létrehozása Génsebészeti módszerek, GATEWAY technológia PCR mutagenezis RNS/DNS tisztítás, cdns szintézis Valósidejű kvantitatív polimeráz láncreakció (RT-QPCR) Fehérje-fehérje kölcsönhatás vizsgálatok: élesztő kéthibrid szűrés és in vitro pull down kísérlet Bakteriális fehérje termeltetés és fehérje tisztítás, Western blot analízis In vitro kináz aktivitás mérés Fénymikroszkópia EREDMÉNYEK ÉS MEGVITATÁSUK 1. Az RLCK VI. családba tartozó kinázok elsődleges szerkezetének in silico vizsgálata Lúdfűben az RLCK VI. alcsalád 14 fehérjét tartalmaz. Az ide tartozó fehérjék szekvenciájának összehasonlítása nyomán fény derült arra, hogy a 14 fehérje két csoportot alkot (A és B) és a csoportokon belül bizonyos szekvenciák párszerű hasonlóságot mutatnak. Ez a tény arra utal, hogy a génkettőződés jelentős szerepet játszhatott ennek a családnak a kialakulása során is. A fehérjék egymással magas fokú hasonlóságot mutatnak, legfőképpen a kináz doménjükön belül, de eltérnek a közeli rokonságban álló más kinázcsaládoktól. Az RLCK VI. kinázok A csoportjára (a hét fehérje közül négyre) egy az N-terminális részen található szerinben-gazdag régió 5

jellemző, míg a B csoport számos tagja (négy) egy ún. UspA domént hordoz ugyanitt (Kerk és mtsai. 2003). 2. Az RLCK VI. kinázok génkifejeződési mintázatának génspecifikus vizsgálata valósidejű kvantitatív PCR segítségével Az RLCK VI. család génjei változatos génkifejeződési mintázatot mutattak különböző növényi szervekben, valamint stressz- és hormonkezelések hatására egyaránt. Bizonyos esetekben a paralóg gének hasonló expressziós mintázattal rendelkeztek. Az ismertetett adatok arra utalnak, hogy az RLCK VI. kináz alcsalád számos tagjának aktivitása a növény fejlődése, valamint környezeti stresszválaszok során transzkripcionális szinten szabályzott. A szigorúan szabályzott és általánosságban alacsony kifejeződésük azt jelzi, hogy ezek a fehérjék inkább specifikus mint általános sejtfolyamatokban játszanak szerepet. 3. Az RLCK kinázok, ROP GTP-ázok és más ROP GTP-áz effektorok valamint szabályzók együttes génkifejeződésének vizsgálata in silico adatelemzés során Azon álláspontunk alátámasztása érdekében, miszerint az RLCK VI. kinázok valóban ROP effektorként hathatnak a növényekben, in silico megvizsgáltuk a ROP GTP-ázok és RLCK VI_A kinázok együttes génkifejeződését microarray adatok alapján. Ezenfelül, hogy teljes képet kaphassunk a ROP-függő jelátviteli útvonalakban szerepet játszó lehetséges partnerekről, minden ismert ROP szabályót és effektort bevettünk a tanulmányba. A microarray expressziós adatainak hierarchikus csoprtosítása rámutatott, hogy egyértelmű korreláció áll fenn számos vizsgált gén szerv/szövetspecifikus expressziója között. Öt nagyobb expressziós csoport (A-E) létrehozására volt lehetőség. Ezen csoportok azokat a géneket tartalmazzák, melyek vagy csak az adott szervben, vagy ott nagyobb mennyiségben fejeződnek ki, úgymint a pollenben és virágban; szárban, nóduszokban és hipokotilban; gyökérben; hajtás és gyökércsúcsban, virágban és becőben; valamint az egész növényben. 6

4. Az RLCK kinázok és ROP GTP-ázok specifikus kölcsönhatásai Annak érdekében, hogy az RLCK kinázok és ROP GTP-ázok kölcsönhatásának specificitását megvizsgáljuk, egy élesztő két hibrid kölcsönhatási mátrixot hoztunk létre tíz db. RLCK VI. kináz (5-5 mind az A, mind a B csoportból) és 8 db Arabidopsis ROP GTP-áz felhasználásával. A kölcsönhatás csak az RLCK VI. kinázok A csoportjára nézve bizonyult specifikusnak. Mindamellett a B csoportból egy véletlenszerűen kiválasztott kináz szintén kölcsönhatást mutatott egy ROP GTP-ázzal in vitro végzett pull down kísérlet során. A különböző fehérje-fehérje kölcsönhatási vizsgálatok során kapott eltérő eredményekért feltehetően a más-más körülmények voltak felelősek, melyek stibilizálhatták, vagy gyengíthették a kölcsönhatást. Mindazonáltal az in vitro kináz aktivitás mérések (lásd. később) alapján feltételezzük, hogy az élesztős kísérletben kapott kölcsönhatási mintázatok specifikusabbak és jobban imitálják a növényben történő folyamatokat. A fehérjeszekvencia analízis felfedte, hogy az élesztő két-hibrid vizsgálat során a ROP GTP-ázokkal kölcsönhatást mutató A csoporthoz tartozó kinázok és a nemkölcsönható B csoportba tartozó kinázok szekvenciáiban számos jellemző különbség mutatkozik. Így több az RLCK-ROP kötődésben feltételezhetően szerepet játszó fehérje motívumot sikerült azonosítani. 5. Az RLCK VI. kinázok in vitro aktiválása ROP GTP-ázok által Annak ellenére, hogy in vitro a ROP GTP-ázok kölcsönhatottak többféle RLCK kinázzal is, a kináz aktivitás mérések egyértelműen azt jelezték, hogy funkcionális kölcsöhatás csak a ROP-ok és az RLCK VI. kinázok A csoportja között van. Vizsgálataink szerint a ROP GTP-ázok nem tudtak aktiválni sem egy a B csoporthoz tartozó (AtRLCK VI_B3), sem egy RLCK VII. osztályba tartozó kinázt, mely arra utal, hogy specifikusan csak az RLCK VI. kinázcsalád A csoportjával állnak funkcionális kölcsönhatásban. A kináz foszforilációs aktivitásának növelésében a GTPázok GTP-kötött konformációja bizonyult a leghatékonyabbnak. Az a tény, hogy az RLCK VI_A kinázokat specifikusan és erősen a GTP-ázok aktív konformációja aktiválja arra utal, hogy feltehetően ezek a kinázok a ROP GTP-ázok után következnek 7

a jelátviteli láncban, azaz azok effektorai. Molendijk és munkatársai (2008) a ROP- RLCK kölcsönhatás első leközlői ezt a lehetőséget elvetették. Ők nem tudtak megfigyelni ROP GTP-áz függő in vitro foszforilációt. Bár valószínű, hogy az RLCK VI_A kinázok ROP effektorokként működnek, az nem világos, hogy a GTP-ázok hogyan képesek aktiválni a kinázokat. Azt tudjuk azonban, hogy a RhoGTP-ázok egy specifikus régiójának, az úgynevezett Rho-inszert regiónak szerepe van az effektorok kötésében és aktivációjában (Karnoub és mtsai. 2004). Az emberi és élesztő Rac, Rho és Cdc42 fehérjékkel összehasonlítva a növényi ROP GTP-ázok inszert régiója jellegzetesen eltér, mely arra utal, hogy a növények specifikus ROP GTP-áz effektorokkal rendelkeznek (Berken 2008). Laboratóriumunkban bizonyításra került, hogy ez a ROP-specifikus inszert regió fontos a lucerna RRK1 (MtRLCK VI_A2) kináz aktiválásában (Dorgjotov és mtsai. 2009) 6. A transzgénikus növények jellemzése A sejtek polarizációja szorosan kapcsolódik a növények fejlődéséhez, növekedéséhez. A sejtpolaritás szabályozásában minden eukarióta organizmusban a Rho típusú GTP-ázok vesznek részt. Ezt elsősorban a sejtváz dinamikájának/újraszerveződésének irányítása, valamint a polaritás kialakulásához és fenntartásához szükséges vezikuláris folyamatok koordinálása révén valósítják meg. Kísérleteink rámutattak arra, hogy a lúdfű RLCK VI. osztályába tartozó kinázaok in vitro specifikusan aktiválódnak a GTP-kötött ROP GTP-ázokkal kölcsönhatva, mely tény alátámasztja azt a nézetet, hogy a növényi ROP GTP-ázok közvetlenül szabályozhatják a kinázok jelátviteli aktivitását. Ennek bizonyítása érdekében az RLCK VI_A2 gént túltermelő, illetve erre a génre nézve csendesített transzgénikus Arabidopsis növények létrehozásába kezdtünk. Azt gyanítjuk, hogy az RLCK VI_A2 fehérje mint potenciális ROP effektor szerepet játszhat a sejtpolaritás kialakulásában is. Az irányított sejtmegnyúlás (pl. csillagszőrök) és csúcsi növekedés (pl. pollencső) két alapvető folyamat, melyek nélkülözhetetlenek a növények poláris sejttípusainak morfogeneziséhez. 8

További bizonyításra váró előzetes kísérleteink alapján mind a gén túltermeltetése, mind a csendesítése megzavarja a pollen poláris növekedését, valamint hatással lehet a csillagszőrők elágazódására. Az AtRLCK VI_A2 túltermeltetése megnöveli a kevesebb elágazódással rendelkező csillagszőrök gyakoriságát, míg a gén csendesítése a trichómákon több elágazódás megjelenéséhez vezet, igaz kis gyakorisággal. Az AtRLCK VI_2 túltermeltetése pollencsőben a cső végének kettéágazódásához vezethet. Ugyanezen gén elcsendesítése a pollencső végének buborékszerű kiszélesedését okozhatja. További részletes vizsgálatokat végzünk majd, hogy alátámasszuk az RLCK VI_A kinázok feltételezett szerepét az említett, valamint további ROP GTP-ázok által szabályozott folyamatokban (pl. patogén válasz, reaktív oxigén fajták termelése), ezáltal igazolni kívánjuk, hogy az RLCK kinázok valóban növényspecifikus ROP GTP-áz effektor kinázok. Összefoglalásképpen elmondhatjuk, hogy az AtRLCK VI_A kinázok in vitro kölcsönhatnak az AtROP GTP-ázokkal, valamint aktiválódnak általuk. Ezenfelül génkifejeződési mintázatuk vizsgálata és a transzgénikus növények jellemzése azt engedi feltételeznünk, hogy ezek a kinázok ROP GTP-áz effektorokként működhetnek a növényekben. Ezen jeltovábbító lépésnek számos növényspecifikus vonatkozása van. További vizsgálatok értékes információkkal gazdagíthatnak bennünket a növények fejlődésének szabályzásával kapcsolatban és érdekes betekintést nyújthatnak majd a sejtszintű jelátviteli mechanizmusok evolúciójába is. 9

HIVATKOZÁSOK Berken, A. (2006) ROPs in the spotlight of plant signal transduction. Cellular and Molecular Life Sciences. 63, 2446-59. Berken, A. and Wittinghofer, A., (2008) Structure and function of Rho-type molecular switches in plants. Plant Physiology and Biochemistry. 46, 380-93 Bokoch, G., (2000) Regulation of cell function by Rho family GTPases. Immunology Research. 21, 139-48 Bokoch, G., (2003) Biology of the p21-activated kinases. Annual Review of Biochemistry. 72, 743-81. Brembu, T., Winge, P., Bones, A., Yang, Z., (2006) A RHOse by any other name: a comparative analysis of animal and plant Rho GTPases. Cell Research. 16, 435-45 Bustelo, X., Sauzeau, V., Berenjeno, I., (2007) GTP-binding proteins of the Rho/Rac family: regulation, effectors and functions in vivo. Bioessays. 29, 356-70 Cotteret, S., Chernoff, J. (2002) The evolutionary history of effectors downstream of Cdc42 and Rac. Genome Biology. 3, reviews0002.1-reviews0002.8 Dorjgotov, D., Jurca, M., Dunainé-Fodor, C., Szűcs, A.,Ötvös, K., Klement, E., Bíró, J., Fehér, A. (2009) Plant Rho-type (Rop) GTPase-dependent activation of receptor-like cytoplasmic kinases in vitro. FEBS Letters. 583(7), 1175-82 Dunn, K., Espino, P., Drobic, B., He, S., Davie, J., (2005) The Ras-MAPK signal transduction pathway, cancer and chromatin remodeling. Biochemistry and Cell Biology. 83, 1-14 Hofmann, C., Shepelev, M., Chernoff, J. (2004) The genetics of PAK. Journal of Cell Science.117, 4343-54 Hofmann, C., Shepelev, M., Chernoff, J. (2004) The genetics of PAK. Journal of Cell Science.117, 4343-54 Karnoub, A., Symons, M., Campbell, S., Der, C., (2004) Molecular basis for Rho GTPase signaling specificity. Breast Cancer Research and Treatment. 84, 61-71 Kerk, D., Bulgrien, J., Smith, D., Gribskov, M., (2003) Arabidopsis proteins containing similarity to the universal stress protein domain of bacteria. Plant Physiology.131, 1209 1219 Lundquist, E., (2006) Small GTPases. WormBook.17, 1-18 Molendijk, A., Ruperti, B., Singh, M., et al., (2008) A cysteine-rich receptor like kinase NCRK and a pathogen-induced protein kinase RBK1 are Rop GTPase interactors. Plant Journal. 53, 909-23 Narumiya, S., (1996) The small GTPase Rho: cellular functions and signal transduction. The Journal of Biochemistry. 120, 215-28 Wennerberg, K., Rossman, K., Der C., (2005) The Ras superfamily at a glance. Journal of Cell Science. 118, 843-6 Yang, Z. and Fu, Y., (2007) ROP/RAC GTPase signaling. Current Opinion in Plant Biology. 10, 490-4 10

PUBLIKÁCIÓS LISTA A dolgozathoz kapcsolódó publikációk Jurca M., Bottka S., Fehér A., 2008: Characterization of a family of Arabidopsis receptor-like cytoplasmic kinases (RLCK class VI). Plant Cell Reports. 27(4):739-48. IF: 2,301 Fehér A., Jurca M., Fodor-Dunaine C., Dorjgotov D., 2008: Regulation of ROP GTPase activity at the gene expression level. The Open Plant Science Journal. 2: 21-30 Dorjgotov D., Jurca M., Dunainé-Fodor C., Szűcs A., Ötvös K., Klement E., Bíró J., Fehér A., 2009: Plant Rho-type (Rop) GTPase-dependent activation of receptor-like cytoplasmic kinases in vitro. FEBS Letters. 2;583(7):1175-82. IF: 3,541 Egyéb publikációk Szűcs A., Katalin J., Jurca M., Fábián A., Bottka S., Zvara Á., Barnabás B., Fehér A., 2010: Histological and microarray analysis of the direct effect of heat and/or drought on early grain development in wheat (Triticum aestivum L.). Physiologia Plantarum. 40(2):174-88.IF: 2,708 Fodor-Dunai C; Fricke I; Potocký M; Dorjgotov D; Domoki M; Jurca M; Ötvös K; Žárský V; Berken A; Fehér A (2011) The phosphomimetic mutation of an evolutionary conserved serine residue affects the signaling properties of plant ROPs. The Plant Journal (accepted for publication). IF: 6,946 POSZTEREK Fehér A., Dorjgotov D., Jurca M., Fodor C., Fricke I., Berken A., 2010: Links between Rho GTPases and kinase signaling in plants Poster, July 2. SEB Main Meeting, Prague Dunainé-Fodor C., Dorjgotov D., Szűcs A., Ötvös K., Jurca M., Fehér A., 2008: Investigation of the elements of Rho-GTPase-dependent signalling in plants. Identification of Rop guanine nucleotide exchange factors (ROPGEFs) in Medicago 11

truncatula Poster, July 7-9. Magyar Növénybiológiai Társaság IX. Kongresszusa Szeged - Hungary Dunainé Fodor C., Dorjgotov D., Szûcs A., Ötvös K., Jurca M., Fehér A., 2008: Identification of Rop guanine nucleotide exchange factors (ROPGEFs) in Medicago truncatula, - Poster, December 3-5. STRAUB-NAPOK Institute of Plant Biology, BRC HAS, Szeged Hungary Jurca M., Feher A., 2007: Expression profiling of receptor-like cytoplasmic protein kinases (class VI) of Arabidopsis. poster presentation - 3 rd International qpcr Symposium, München - Germany, Proceedings ISBN-13: 978-3-00-020385-5 Dorjgotov D., Szűcs A., Domoki M., Ferhan A., Dunainé-Fodor C., Ötvös K., Jurca M., Fehér A., 2006 : A possible link between Rop GTPases and kinases Poster, November 15-17. STRAUB-NAPOK - Institute of Plant Biology, BRC HAS, Szeged - Hungary 12

A szerzötársak nevében, mint corresponding author kijelentem, hogy Manuela Elena Jurca a dolgozatában felhasznált következő cikkekben: Dorjgotov D., Jurca M., Fodor-Dunaine C., Szűcs A., Ötvös K., Klement E., Bíró J., Fehér A. Plant Rho-type (Rop) GTPase-dependent activation of receptor-like cytoplasmic kinases in vitr. FEBS Letters. 2009. 583(7),1175-1182 Fehér A., Jurca M., Fodor-Dunaine C., Dorjgotov D. Regulation of ROP GTPase Signalling at the Gene Expression Level: A Review. The Open Plant Science Journal. 2008. 2, 37-46 meghatározó jelentőségű önálló munkát végzett valamint azt, hogy az általa végzett munkát a szerzőtársak közül senki sem használta/használja fel egy másik doktori dolgozat elkészítéséhez. Szeged, 2011 január 25 Fehér Attila 13