A doktori értekezés tézisei. Szenzenstein Andrea. Témavezetı: Dr. Böddi Béla tanszékvezetı egyetemi tanár az MTA doktora

Hasonló dokumentumok
A PROTOKLOROFILLID FORMÁK SZERKEZETE, IN VIVO ÉS IN VITRO EGYMÁSBA ALAKULÁSÁNAK LEHETŐSÉGEI ÉS HULLÁMHOSSZFÜGGŐ FOTOKÉMIAI REAKCIÓI

A PROTOKLOROFILLID FORMÁK SZERKEZETE, IN VIVO ÉS IN VITRO EGYMÁSBA ALAKULÁSÁNAK LEHETŐSÉGEI ÉS HULLÁMHOSSZFÜGGŐ FOTOKÉMIAI REAKCIÓI

PUBLIKÁCIÓS TEVÉKENYSÉG DR. SKRIBANEK ANNA Kongresszusi előadás és poszterkivonatok 1.1. Magyar nyelvű hazai rendezvényeken

PUBLIKÁCIÓS LISTA DR. SOLYMOSI KATALIN

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

Fotoszintézis. 2. A kloroplasztisz felépítése 1. A fotoszintézis lényege és jelentısége

Fotoszintézis. fotoszintetikus pigmentek Fényszakasz - gránum/sztrómalamella. Sötétszakasz - sztróma

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

FOTOSZINTETIKUSAN AKTÍV SUGÁRZÁS GLOBÁLSUGÁRZÁS

Nyugat-magyarországi Egyetem. Doktori (Ph. D.) értekezés tézisei

SZAPORODÁSBIOLÓGIAI KUTATÁSOK A NÖVÉNYNEMESÍTÉS SZOLGÁLATÁBAN

Modell és biológiai membránok Fourier transzformációs infravörös és elektronspin-rezonancia spektroszkópiai vizsgálata

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

A KAR-2, egy antimitotikus ágens egyedi farmakológiájának atomi és molekuláris alapjai

AZ ALACSONY HŐMÉRSÉKLET HATÁSÁRA BEKÖVETKEZŐ REDOX ÉS GÉNEXPRESSZIÓS VÁLTOZÁSOK GABONAFÉLÉKBEN

A fotoszintézis molekuláris biofizikája (Vass Imre, 2000) 39

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

Búza tartalékfehérjék mozgásának követése a transzgénikus rizs endospermium sejtjeiben

K68464 OTKA pályázat szakmai zárójelentés

Biokatalitikus Baeyer-Villiger oxidációk Doktori (PhD) értekezés tézisei. Muskotál Adél. Dr. Vonderviszt Ferenc

ZÁRÓJELENTÉS SZAKMAI BESZÁMOLÓ

A MITOKONDRIÁLIS CITOKRÓM C POSZTTRANSZLÁCIÓS ÉRÉSE. Doktori (Ph.D.) értekezés tézisei. Tenger Katalin

Hydrogen storage in Mg-based alloys

DOKTORI (PHD) ÉRTEKEZÉS TÉZISEI SZAFNER GÁBOR

Rezisztens keményítők minősítése és termékekben (kenyér, száraztészta) való alkalmazhatóságának vizsgálata

Diabéteszes redox változások hatása a stresszfehérjékre

VILÁGÍTÓ GYÓGYHATÁSÚ ALKALOIDOK

Platina alapú kétfémes katalizátorok jellemzése

ÁRPA CSÍKOS MOZAIK VÍRUS (BSMV) FERTŐZÉSÉNEK HATÁSA ÁRPA NÖVÉNYEK FOTOSZINTETIKUS APPARÁTUSÁNAK KIALAKULÁSÁRA, SZERKEZETÉRE ÉS MŰKÖDÉSÉRE

Összefoglalók Kémia BSc 2012/2013 I. félév

Doktori tézisek. Sedlák Éva. Semmelweis Egyetem Gyógyszertudományok Doktori Iskola

Napraforgó fehérjék biofizikai tulajdonságainak jellemzése és emészthetőségének vizsgálata in vitro rendszerben

Jana Tibor impakt faktorokat tartalmazó közlemény listája

Antiszenz oligodezoxinukleotidok A géncsendesítés új eszközei magasabbrendű növényekben

ERD14: egy funkcionálisan rendezetlen dehidrin fehérje szerkezeti és funkcionális jellemzése

AZ ELMÚLT 25 ÉV FŐBB NÖVÉNYI SZÖVETTENYÉSZTÉSI KUTATÁSAI AZ ELTE NÖVÉNYSZERVEZETTANI TANSZÉKÉN

Fehérjék nyomás által indukált szerkezetváltozásainak jellemzése infravörös és fluoreszcencia spektroszkópiai módszerekkel

(11) Lajstromszám: E (13) T2 EURÓPAI SZABADALOM SZÖVEGÉNEK FORDÍTÁSA

Növekvı arzén adagokkal kezelt öntözıvíz hatása a paradicsom és a saláta növényi részenkénti arzén tartalmára és eloszlására

Átlagtermés és rekordtermés 8 növénykultúrában


Koreografált gimnasztikai mozgássorok elsajátításának és reprodukálásának vizsgálata

Matematikai alapok és valószínőségszámítás. Középértékek és szóródási mutatók


Xenobiotikum transzporterek vizsgálata humán keratinocitákban és bőrben

DOKTORI (PhD) ÉRTEKEZÉS TÉZISEI

PANNON EGYETEM. 2,3-DIHIDRO-2,2,2-TRIFENIL-FENANTRO-[9,10-d]-1,3,2λ 5 -OXAZAFOSZFOL KIALAKULÁSA ÉS REAKCIÓJA SZÉN-DIOXIDDAL ÉS DIOXIGÉNNEL

PÉCSI TUDOMÁNYEGYETEM KÖZGAZDASÁGTUDOMÁNYI KAR REGIONÁLIS POLITIKA ÉS GAZDASÁGTAN DOKTORI ISKOLA

Glikolízis. emberi szervezet napi glukózigénye: kb. 160 g

Stressz-élettani vizsgálatok aldo-keto reduktáz génekkel transzformált transzgenikus árpa vonalakon

Doktori Tézisek. dr. Osman Fares

Baranyáné Dr. Ganzler Katalin Osztályvezető

Kémiai átalakulások. A kémiai reakciók körülményei. A rendszer energiaviszonyai

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

TRIGLICERID ALAPÚ MOTORHAJTÓANYAGOK MINŐSÉGÉNEK JAVÍTÁSA

Fotoszenzibilizátorok felhalmozódásának nyomonkövetése és mennyiségi

DEBRECENI EGYETEM AGRÁR- ÉS MŐSZAKI TUDOMÁNYOK CENTRUMA AGRÁRGAZDASÁGI ÉS VIDÉKFEJLESZTÉSI KAR VÁLLALATGAZDASÁGTANI ÉS MARKETING TANSZÉK

Fényérzékeny molekulák, fényenergia hasznosítás

TIOP 2.6. Egyeztetési változat! október 16.

Makroelem-eloszlás vizsgálata vizes élőhely ökotópjaiban

AGROMETEOROLÓGIAI INTÉZETI TANSZÉK

Ragyogó molekulák: dióhéjban a fluoreszcenciáról és biológiai alkalmazásairól

ALKÍMIA MA Az anyagról mai szemmel, a régiek megszállottságával.

A Nemzeti Éghajlatváltozási Stratégia Környezeti Vizsgálata (NÉS SKV)

A felvétel és a leadás közötti átalakító folyamatok összességét intermedier - köztes anyagcserének nevezzük.

A. AZ ÉGHAJLATI RENDSZER ÉS AZ ÉGHAJLATI VÁLTOZÉKONYSÁG

Pannon Egyetem Vegyészmérnöki- és Anyagtudományok Doktori Iskola

1. A savasság változása a vegetációs időszak alatt és a száradás során

HAGYOMÁNYOS ÉS MODERN FÉNYFORRÁSOK SZÍNVISSZAADÁSI TULAJDONSÁGAINAK VIZSGÁLATA

ZAJÁCZ EDIT publikációs lista

DOKTORI (PHD) ÉRTEKEZÉS TÉZISEI. Prof. Dr. Neményi Miklós, MTA levelezı tagja. Prof. Dr. Érsek Tibor DSc, egyetemi tanár

A fotodegradációs folyamat színváltoztató hatása a bútoriparban felhasználható faanyagoknál

OTKA KUTATÁS ZÁRÓJELENTÉSE Égésgátló szereket tartalmazó műanyagok hőbomlása T047377

Bevezetés, irodalmi áttekintés

PRODUKTUM MENNYISÉGÉRE ÉS S A TERMÉSSTABILIT SSTABILITÁSRASRA

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

Gabonacsíra- és amarant fehérjék funkcionális jellemzése modell és komplex rendszerekben

A KUKORICA STRESSZREZISZTENCIA KUTATÁSOK EREDMÉNYEIBŐL

AZ MTA TALAJTANI ÉS AGROKÉMIAI KUTATÓINTÉZET RÖVID BESZÁMOLÓJA A MOKKA TÉMA KERETÉBEN VÉGZETT MUNKÁKRÓL FITOREMEDIÁCIÓ

A FOTOAKUSZTIKUS SPEKTROSZKÓPIA SZÉLESKÖRŰ ALKALMAZHATÓSÁGÁNAK ALÁTÁMASZTÁSA AZ IPARBAN, A BIOLÓGIÁBAN ÉS A KÖRMYEZETVÉDELEMBEN

1D multipulzus NMR kísérletek

A D1 PROTEIN MUTÁCIÓ HATÁSA A KETTES FOTOKÉMIAI RENDSZER ENERGIA-

SZABOLCS-SZATMÁR-BEREG MEGYE INNOVÁCIÓS

Vezető kutató: Farkas Viktor OTKA azonosító: típus: PD

AZ ACETON ÉS AZ ACETONILGYÖK NÉHÁNY LÉGKÖRKÉMIAILAG FONTOS ELEMI REAKCIÓJÁNAK KINETIKAI VIZSGÁLATA

Szent István Egyetem Állatorvos-tudományi Doktori Iskola. Háziállatokból izolált Histophilus somni törzsek összehasonlító vizsgálata

KIRÁLIS I FORMÁCIÓK TERJEDÉSI MECHA IZMUSA ALKIL-KOBALT-TRIKARBO IL- FOSZFÁ KOMPLEXEKBE. Doktori (PhD) értekezés tézisei. Kurdi Róbert.

Nyugat-magyarországi Egyetem Széchenyi István Gazdálkodás- és Szervezéstudományok Doktori Iskola

PUBLIKÁCIÓS LISTA MAGYAR NYELVEN, LEKTORÁLT SZAKFOLYÓIRATBAN MEGJELENT TUDOMÁNYOS KÖZLEMÉNY:

VI. Magyar Földrajzi Konferencia 1-7

A KENYÉRKÉSZÍTÉS FOLYAMATAI I. Dr. Gasztonyi Kálmán

A T sz. pályázat (Alacsony hımérsékleti stressztolerancia és antioxidáns aktivitás közti kapcsolat vizsgálata gabonaféléknél) zárójelentése

Dicsı Ágnes: Lézer a restaurálás szolgálatában Álom és valóság

Dobzhansky: In Biology nothing makes sense except in the light of Evolution.

Lignocellulóz bontó enzimek előállítása és felhasználása

Az allergén növények elterjedése és pollenallergia-veszélyeztetettség Debrecenben

Bokor Judit PhD. Szerz, cím, megjelenés helye, Szerz, cím, megjelenés helye, Szerz, cím, megjelenés. helye, PUBLIKÁCIÓ. Könyv, idegen nyelv

A VERBASCUM PHLOMOIDES L. ÉS A SALVIA SCLAREA L. ÉLETFORMA-

Nyugat-magyarországi Egyetem. Doktori értekezés tézisei

A mangán toxicitás mérséklése baktérium tartalmú trágyákkal Reduction of Mn-toxicity effect with the use of bacteria containing fertilizer

Átírás:

A PROTOKLOROFILLID SPEKTRÁLIS FORMÁINAK ELOSZLÁSA SÖTÉTBEN NEVELT BORSÓ HAJTÁSÁBAN, A MEGVILÁGÍTÁS ÉS AZ AZT KÖVETİ SÖTÉT TÁROLÁS HATÁSA A PIGMENT-PROTEIN KOMPLEXEK KIALAKULÁSÁRA A doktori értekezés tézisei Szenzenstein Andrea Témavezetı: Dr. Böddi Béla tanszékvezetı egyetemi tanár az MTA doktora ELTE Biológia Doktori Iskola Vezetıje: Dr. Erdei Anna Kísérletes Növénybiológia Doktori Program Programvezetı: Dr. Szigeti Zoltán ELTE TTK Növényszervezettani Tanszék Budapest 2011

Bevezetés A magasabbrendő növények klorofill bioszintézisének kulcsfontosságú lépése a protoklorofillid (Pklid) klorofillid (Klid) átalakulás. Ezt a reakciót a fénytıl függı NADPH: protoklorofillid oxidoreduktáz (LPOR; EC 1.3.1.33) enzim katalizálja. Az enzimreakció sokféle párhuzamos folyamatot jelent, mivel natív állapotban különbözı szerkezető és fotokémiai aktivitású makromolekuláris komplexeket képez. Az enzim alapegysége az apoprotein, a NADPH és a Pklid hármas komplexe, ezek a komplexek pedig monomer, dimer, vagy oligomer állapotba rendezıdnek az etioplasztiszok belsı membránjaiban. A reakció bonyolultságát fokozza, hogy az LPOR-nak izoformái is léteznek; egyes fajokban csak egy, másokban két, az Arabidopsis-ban pedig három izoformát is leírtak. Ezek az izoformák szintézisük, aktivitásuk valamint lebomlásuk szabályozásában is eltérnek egymástól. A szakirodalomban található adatok legnagyobb része sötétben nevelt csíranövények levelein végzett kutatások eredménye, azonban a növények más szerveiben is található klorenchima etiolált növények esetében proklorenchima. A sötétben nevelt borsó csíranövények epikotiljának spektroszkópiai és ultrastruktúrális jellemzése érdekes újdonságokat adott az etiolált szervek tulajdonságainak és zöldülési folyamatainak leírásában. A borsó, mint kísérleti objektum azért is elınyös, mert a fent említett LPOR izoformák közül csak egyet tartalmaz. Kutatási szempontból nagyon érdekesnek tőnt az epikotilban található Pklid komplexek arányainak nagy variabilitása; ennek leírása, jellemzése hiányzott a szakirodalomból. A zöldüléssel foglalkozó szakirodalom egyik vitatott kérdése, hogy mi történik az LPOR enzimmel az általa katalizált reakció lezajlását követıen. Egyes szerzık szerint a reakció után az LPOR makrodoménjei dezaggregálódnak, az apoprotein, a NADPH és a Klid hármas komplexe azonnal szétesik és az apoprotein lebomlik. Mások szerint viszont a hármas komplex regenerálódik, és több ciklusban is tudja katalizálni a Pklid Klid átalakulást. A megvilágítás és azt követı sötétben tárolás hatását borsó epikotilok esetében vizsgáltuk. Természetes fényviszonyok mellett a más szövetek takarásában fejlıdött szövetek vizsgálata során kutatócsoportunk rendszerint talált egy sávot a spektrumok klorofillokra jellemzı emissziós tartományában. A hosszú idejő sötétben tárolás ellenére is fennmaradó klorofill komplex kialakulásának körülményeit vizsgáltuk borsó csíranövények levelein.

Irodalmi áttekintés Zárvatermık esetében a Pklid Klid átalakulás reakcióját a fénytıl függı, LPOR enzim katalizálja (Griffiths 1975; 1978; Apel et al. 1980), a Pklid D győrőjében a 17. és 18. szénatom közti kettıs kötés redukcióját segíti. (Munkámban mindvégig ezt az enzimet tanulmányoztam, ezért a továbbiakban az egyszerőbb POR rövidítést használom a megjelölésére.) Ezzel szemben más fotoszintetizáló szervezetek mint a nyitvatermık (a ginkgo kivételével; Skribanek et al. 2008), harasztok, mohák, algák, cianobaktériumok sötétben is képesek klorofillt termelni, mivel a POR mellett egy fénytıl független enzimet is tartalmaznak, amit a szakirodalomban DPOR-ként jelölnek. A DPOR enzim csak funkciójában azonos a fénytıl függı aktivitásúval, attól genomikai kódolásában, molekuláris szerkezetében, alegység összetételében és katalitikus mechanizmusában is eltér (összefoglaló: Masuda and Takamiya 2004). A POR enzim legnagyobb mennyiségben az etioplasztisz prolamelláris testeiben (PLB) fordul elı, de megtalálható a protilakoidokban (PT) is (Dehesh and Ryberg 1985). Az irodalomban megtalálható számos adat ellenére nem tekinthetı tisztázottnak, hogy milyen tényezık befolyásolják az etiolált, majd megvilágított szövetekben levı POR enzim stabilitását. Leírták a POR enzim megvilágítást követı proteolitikus lebomlását (Kay and Griffiths 1983; Forreiter et al. 1990). A POR enzim szubsztrátjaival és termékeivel alkotott komplexeinek a proteázokkal szembeni érzékenységét is tanulmányozták (Reinbothe et al. 1995). Eredményeik szerint a komplexet nem alkotó PORA protein gyorsan lebomlik a kloroplasztiszból származó fehérje kivonat hozzáadásakor. A PORA-Klid komplex érzékeny, a plasztisz proteázai lebontják. Ezzel szemben a szubsztrátokkal, azaz Pklid és NADPH molekulákkal alkotott komplexek ellenállónak bizonyultak a proteázokkal szemben. Ezek szerint a kialakuló termék, a Klid destabilizálja a POR fehérjét, annak teljes proteolitikus lebomlását írták le. Feltételezték, hogy a POR-specifikus proteáz megjelenése fény-függı folyamat lehet, ami a kloroplasztisz kialakulásával van kapcsolatban. Más munkákban viszont regenerálódási folyamatokat írtak le, ezeknek több típusa ismert. Az egyik változat szerint egyetlen fényfelvillanás átalakítja a POR aktív helyén levı Pklid molekulát Kliddé, ezzel párhuzamosan a NADPH oxidálódik. A képzıdı Klid elhagyja az enzim aktív helyét, ami így egy új Pklid molekulát tud kötni, elsısorban azok közül, amelyek a POR oligomerhez kapcsolódtak az aktív helyen kívül. Ezzel egy idıben a NADP + redukálódik, vagy lecserélıdik új NADPH-ra (Heyes et al. 2008). A POR több megvilágítási ciklusban is stabil marad, így a fotoaktív komplex az említett módon számos ciklusban képes

regenerálódni (Franck et al. 1999). Egy másik lehetıség a 655 nm-en emittáló oligomer komplex gyors, néhány másodperces regenerálása a Pklid formák átalakulásával. A különbözı Pklid formák közt dinamikus egyensúly feltételezhetı (Kahn and Nielsen 1974; Böddi and Franck 1997; Kósa et al. 2005), amit az etioplasztisz belsı membránjainak fluiditása tesz lehetıvé. Ismert egy lassú regenerációs folyamat is, melynek során a PT membránokban levı monomer Pklid formák áthelyezıdhetnek a POR aktív helyére (Schoefs et al. 2000). Mindezeknek a folyamatoknak az elıfeltétele, hogy a POR enzim a reakció után intakt maradjon. A sötétben fejlıdı csíranövények megvilágítása esetén figyelembe kell venni, hogy fényérzékenyek, fıleg azok, amelyekben a nem fotoaktív Pklid formák dominánsak. Ezekben a Pklid fotoszenzibilizátorként mőködik, szinglet oxigén képzıdését váltja ki (Böddi et al. 2005; összefoglaló: Reinbothe et al. 1996). Etiolált levelekben a PLB-ben a makrodoménekbe való rendezıdés gátolja a fotooxidációt (Armstrong et al. 2000), mert a PLB rendszerében kellı mennyiségő NADPH raktározódik. A szár eredető szervekben, így az epikotilokban is csak kevés és kismérető PLB fordul elı (Böddi et al. 1994; McEwen et al. 1994; Skribanek et al. 2008), a NADPH szint is alacsony, a Pklid-ek pedig fıként monomer állapotúak (Böddi et al. 1994; 1998; McEwen et al. 1994; Skribanek et al. 2000; 2008). Az etiolált borsó epikotilokban már nagyon kis intenzitású fény a Pklid molekulák részleges degradációját okozza (Böddi et al. 2005). Az erıs fénnyel (500-600 µmol m -2 s -1 ) megvilágított etiolált borsó epikotil középsı régiójában szinglet oxigén termelıdik, aminek hatására lipidperoxidáció, ennek következtében pedig turgor vesztés lép fel és irreverzibilis görbülés figyelhetı meg (Erdei et al. 2005; Hideg et al. 2010). Szuperoxid és hidrogén-peroxid keletkezését mutatták ki a megvilágított epikotilok középsı régiójában, sıt a sötétben beinjektált hidrogén-peroxid is itt váltott ki görbülést. Az etiolált növények spektrumainak vizsgálata során az elsıdlegesen jellemzı Pklid mellett a klorofill elıfordulása is gyakori. Erre magyarázatot jelenthet az, hogy a sötétben csíráztatott növények esetében az embrió még fényen alakul ki, így a sejtjeiben kloroplasztiszok vannak. A csírázás során a sejtosztódásokkal azután ezek a kloroplasztiszok átjuthatnak olyan sejtekbe is, amelyek már sötétben képzıdnek. Ezt alátámasztja a fokozatos felhígulás, amit a borsó epikotilok esetében láttunk: az epikotil alsó régióiban van klorofill, feljebb azonban eltőnik (Böddi et al. 1999). Hasonló folyamat mehet végbe a természetbıl begyőjtött, majd sötétben hajtatott rügyekben (Solymosi et al 2006), ágakban (Skribanek et al. 2000) illetve a termésekben (Solymosi et al. 2007) is. A merisztematikus szöveteik fényen kezdenek fejlıdni, majd bezárulnak, más szövetrétegek fedésébe kerülnek.

Mindezek alapján munkánk céljául tőztük ki az etiolált borsó csíranövényekben található Pklid formák biológiai variabilitásának tanulmányozását 77 K fluoreszecencia emissziós spektrumaik statisztikai elemzésével. Célunk volt az epikotilban található POR enzim stabilitásának és regenerációjának tanulmányozása erıs fénnyel történt kifakítás után. Munkánk harmadik részében a fényt kapott, majd hosszú ideig sötétben tárolt szervekben található 675-682 nm-es fluoreszcencia emissziós maximumú klorofill forma elıfordulását és kialakulásának körülményeit vizsgáltuk. Anyag és módszer Vizsgálatainkhoz sötétben csíráztatott (etiolált) borsó (Pisum sativum L. cv. Zsuzsi ) csíranövényeket használtunk. Az egyes Pklid formák eloszlását és biológiai variabilitását a csíranövények epikotiljának alsó, középsı és felsı régiójában illetve a csúcsi levelekben vizsgáltuk. 77K fluoreszcencia spektroszkópiai méréseket végeztünk, a kialakított spektrum adatbázist statisztikai módszerekkel (átlag és átlagtól való átlagos abszolút eltérés függvények alkalmazásával) valamint Gauss komponensekre történı bontással értékeltük. A POR stabilitását és a megvilágítást követı sötétben tárolás alatt lezajló regenerációs folyamatokat az epikotil középsı régiójában 77K fluoreszcencia spektrumok mérésével, a pigment tartalmak meghatározásával, poliakrilamid gélelektroforézissel és ehhez kapcsoltan Western blot módszerrel valamint elektronmikroszkópos vizsgálatokkal tanulmányoztuk. A hosszú idıtartamú sötétben tárolás során is fennmaradó klorofill forma kialakulását levelekben vizsgáltuk, 77K fluoreszcencia spektroszkópiai méréseket alkalmaztunk. Eredmények Eltérı korú borsó csíranövények epikotiljainak különbözı szegmenseiben hasonlítottuk össze a Pklid komplexek (spektrális formák) arányait, és új statisztikai módszert vezettünk be a biológiai variabilitás bemutatására. Az átlag spektrum Gauss komponensekre bontása igazolta a korábbi eredményeket: a borsóra a 629, 636, 644 és 655 nm-es emissziós maximumú Pklid formák jellemzıek. A levelek és az epikotilok, valamint az epikotilok felsı, középsı és alsó régióinak és a különbözı korú növényeknek a spektrumait külön adatcsoportokba foglalva az átlagtól való átlagos eltérés abszolút értékébıl számított spektrum analízisével információt kaptunk az egyes Pklid formák biológiai variabilitásáról is, ami a natív szövetminták tanulmányozásához ad értékes viszonyítási alapot. A legnagyobb

variabilitást a 636 nm-es emissziós maximumú forma adta. A legnagyobb variabilitást az epikotilok középsı régiójában találtuk, ez a régió különösen nagy fényérzékenységet is mutatott. A POR stabilitását tanulmányoztuk: erıs fehér fénnyel kifakítottuk a borsó epikotilban a pigmenteket, majd sötétben történı inkubálás után vizsgáltuk a rendszer regenerációs képességét. A folyamat során nyomon követtük a spektrális tulajdonságok, a pigment tartalom és a POR enzim mennyiségének valamint a plasztiszok ultrastruktúrájának változásait. Annak ellenére, hogy a megvilágítás hatására pigmentek csaknem teljesen eltőntek a mintákban (0ºC-on ez a folyamat gyorsabb volt) és a PLB-k szétestek az etioplasztiszokban, a POR fehérjének mintegy 50%-a kimutatható volt. Meglepı módon, elıször a fotoaktív oligomer, 655 nm-nél emittáló Pklid komplex regenerálódott, ezzel párhuzamosan a PLB-k is megjelentek. A rövidebb hullámhosszú formák regenerációja sokkal lassabb volt. Mindebbıl arra következtettünk, hogy a POR fehérje jelentıs része a borsó epikotiljában akkor is stabil maradhat, ha a pigment és a NADPH nem kapcsolódik hozzá. Ráadásul ezek a fehérje alegységek megırizhették azt a geometriát is, ami az oligomerekké rendezıdéshez volt szükséges, így az újonnan szintetizálódott monomer Pklid molekulák be tudtak lépni ezek aktív központjaiba, és regenerálni tudták a 655 nm-es komplexet. Másik lehetıség, hogy a monomer POR fehérje alegységek felvéve a regenerációban keletkezett monomer Pklidet és NADPH-t a PLB membránlipidjei hatására azonnal aggregálódtak. A sötétben vagy más szövetek által árnyékoltan fejlıdött szövetek fluoreszcencia spektrumában gyakran egyetlen éles emissziós sáv figyelhetı meg 675-684 nm között. Több növény különbözı szervében mutattuk ki ezt a sávot. Etiolált borsó leveleiben néhány órás megvilágítását követıen 12 napig sötétben továbbnevelve kísérletesen is elı tudtuk állítani ezt a komplexet, ami feltételezésünk szerint a klorofill-a speciális, raktározott formája. Következtetések 1. A Pklid formák mennyisége és egymáshoz viszonyított arányai szervés szövetspecifikusak. Az etiolált borsó csíranövények levelei és epikotilja nagyon különböznek ebbıl a szempontból. A levelekben a formák arányai kevésbé változnak a növény korával, mint az epikotilban. Az epikotil felsı régiójában a Pklid formák arányai a levélére emlékeztetnek. Az epikotil középsı régiójában legnagyobb a Pklid formák biológiai variációja; különösen a 636 nm-es forma arányváltozásai jelentısek. A két rövid

hullámhosszú forma (629 és 636 nm-es emissziós maximummal) arányai szoros korrelációt mutatnak. Az alsó epikotil régió a kis pigmenttartalom miatt csak kis változatosságot mutat, viszont itt a (feltehetıen az embrióból származó) klorofill jelenlétét mutató sáv is gyakran megjelenik. Mindezek miatt javasoljuk az átlag spektrumok tanulmányozása mellett az átlagtól való átlagos abszolút eltérés függvénnyel elıállított spektrumok vizsgálatát, amely lehetıvé teszi, hogy megismerjük a spektrumok sávjainak biológiai variabilitását is. 2.) A borsó epikotil középsı régiója a monomer Pklid formák dominanciája miatt nagyon alkalmas a fotooxidációs stresszreakciók tanulmányozására: megvilágítás hatására fıként a Pklid kifakul. 3.) A POR apoprotein a fotooxidációs folyamatokban nem, vagy csak kismértékben sérül, sıt az enzim alegységei megtartják vagy újraépítik eredeti szupramolekuláris kölcsönhatásaikat. Emiatt a Pklid sötétben történı regenerációja során a de novo szintetizálódó Pklid molekulák elıször oligomer POR-komplexekbe épülnek be, tehát a fotoaktív 655 nm-es forma regenerálódik, a rövid hullámhosszú formák regenerációja ennél jóval lassabb folyamat. 4.) A fotodegradáció az etioplasztiszok belsı membránrendszerében is reverzibilis változásokat okoz: a prolamelláris testek szabályos membránszerkezete a pigmentek kifakulását elıidézı fény hatására szétesik, sötétben történı regeneráltatás során újra kialakul. Ezzel párhuzamos a 655 nm-es oligomer Pklid forma jelenléte vagy hiánya. 5.) Olyan növényi szervekben és szövetekben, amelyek más szövetek takarásában differenciálódnak, természetes fényviszonyok között is kialakulnak Pklid formák, de nagyon gyakran mellettük klorofill is jelen van. Ez a klorofill csak egyetlen emissziós sávot adó formába rendezıdik, amelynek maximuma 675-682 nm között van. E formát mesterségesen is elı lehet állítani, ha etiolált csíranövényeket néhány órás megvilágítás után több napig sötétben tárolunk. Ez a forma feltehetıen egy raktározott klorofill komplex, szerkezete és biológiai szerepe további kutatásokat igényel.

Irodalomjegyzék Apel K, Santel HJ, Redlinger TE and Falk H (1980) The protochlorophyllide holochrome of barley (Hordeum vulgare L.). Isolation and characterization of the NADPH:protochlorophyllide oxidoreductase. Eur J Biochem 111: 251-258 Armstrong GA, Apel K and Rüdiger W (2000) Does a light-harvesting protochlorophyllide a/bbinding protein complex exist? Plant Science 5: 40-44 Böddi B, Franck F (1997) Room temperature fluorescence spectra of protochlorophyllide and chlorophyllide forms in etiolated bean leaves. J Photochem Photobiol B: Biol 41: 73-82 Böddi B, Kis-Petik K, Kaposi AD, Fidy J, Sundqvist C (1998) The two spectroscopically different short wavelength protochlorophyllide forms in pea epicotyls are both monomeric. Biochim Biophys Acta 1365: 531-540 Böddi B, Lindsten A, Sundqvist C (1999) Chlorophylls in dark-grown epicotyl and stipula of pea. J Photochem Photobiol B 48: 11-16 Böddi B, Loudeche R and Franck F (2005) Delayed chlorophyll accumulation and pigment photodestruction in the epicotyls of dark - grown pea (Pisum sativum). Physiol Plant 125: 365-372 Böddi B, McEwen B, Ryberg M, Sundqvist C (1994) Protochlorophyllide forms in non-greening epicotyls of dark-grown pea (Pisum sativum). Physiol Plant 92: 160-170 Dehesh K, Ryberg M (1985) The NADPH-protochlorophyllide oxidoreductase is the major protein constituent of prolamellar bodies in wheat (Triticum aestivum L.). Planta 164: 396-399 Erdei N, Barta C, Hideg É, Böddi B (2005) Light-induced wilting and its molecular mechanism in epicotyls of dark-germinated pea (Pisum sativum L.) seedlings. Plant Cell Physiol 46: 185-191 Forreiter C, van Cleve B, Schmidt A, Apel K (1990) Evidence for a general light-dependent negative control of NADPH-protochlorophyllide oxidoreductase in angiosperms. Planta 183: 126-132 Franck F, Bereza B, Böddi B (1999) Protochlorophyllide- NADP + and protochlorophyllide- NADPH complexes and their regeneration after flash illumination in leaves and etioplast membranes of dark-grown wheat. Photosynth Res 59: 53-61 Griffiths WT (1975) Characterization of the terminal stages of chlorophyll(ide) synthesis in etioplast membrane preparations. Biochem J 152: 623-655 Griffiths WT (1978) Reconstitution of chlorophyllide formation by isolated etioplast membranes. Biochem J 174: 681-692 Heyes DJ, Menon BRK, Sakuma M, Scrutton NS (2008) Conformational events during ternary enzyme-substrate complex formation are rate limiting in the catalytic cycle of the light-driven enzyme protochlorophyllide oxidoreductase (POR). Biochemistry 47: 10991-10998 Hideg E, Vitányi B, Kósa A, Solymosi K, Bóka K, Won S, Inoue Y, Ridge RW, Böddi B (2010) Reactive oxygen species from type-i photosensitized reactions contribute to the light-induced wilting of dark-grown pea (Pisum sativum) epicotyls. Physiol Plant 138: 485-492

Kahn A, Nielsen O (1974) Photoconvertible protochlorophyll(ide)633/650 in vivo: a single species or two species in dynamic equilibrium? Biochim Biophys Acta 333: 409-414 Kay SA, Griffiths WT (1983) Light induced breakdown of NADPH- protochlorophyllide oxidoreductase in-vitro. Plant Physiol 72: 229-236 Kósa A, Márton Zs, Böddi B (2005) Fast phototransformation of the 636 nm-emitting protochlorophyllide form in epicotyls of dark-grown pea (Pisum sativum). Physiol Plant 124: 132-142 Masuda T and Takamyia K (2004) Novel insights into the enzymology, regulation and physiological functions of light-dependent protochlorophyllide oxidoreductase in angiosperms. (Review)- Photosynthesis Research 81: 1-29 McEwen B, Sundqvist C and Younis S (1994) Protochlorophyll(ide) forms in hypocotyls of darkgrown bean (Phaseolus vulgaris). Physiol Plant 90: 396-407 Reinbothe C, Apel K, Reinbothe S (1995) A light-induced protease from barley plastids degrades NADPH: protochlorophyllide oxidoreductase complexed with chlorophyllide. Mol Cell Biol 15: 6206-6212 Reinbothe S, Reinbothe C, Apel K and Lebedev N (1996) Evolution of chlorophyll biosynthesis- the challenge to survive photooxidation. Cell 86: 703-705 Schoefs B, Bertrand M, Funk C (2000) Photoactive protochlorophyllide regeneration in cotyledons and leaves from higher plants. Photochem Photobiol 72: 660-668 Skribanek A, Apatini D, Inaoka M, Böddi B (2000) Protochlorophyllide and chlorophyll forms in dark-grown stems and stem-related organs.- J Photochem Photobiol B: Biol 55: 172-177 Skribanek A, Solymosi K, Hideg É and Böddi B (2008) Light and temperature regulation of greening in dark-grown ginkgo (Ginkgo biloba). Physiol Plant 134: 649-659 Solymosi K, Bóka K, Böddi B (2006) Transient etiolation: protochlorophyll(ide) and chlorophyll forms in differentiating plastids of closed and breaking leaf buds of horse chestnut (Aesculus hippocastanum). Tree Physiology 26: 1087-1096 Solymosi K, Vitányi B, Hideg É, Böddi B (2007) Etiolation symptoms in sunflower (Helianthus annuus) cotyledons partially covered by the pericarp of the achene. Ann Bot 99: 857-867

Az értekezés alapját adó publikációk Referált folyóiratban megjelent: Szenzenstein A., Kósa A., Solymosi K., Sárvári É., Böddi B. (2010) Preferential regeneration of the NADPH: protochlorophyllide oxidoreductase oligomer complexes in pea epicotyls after bleaching. Physiologia Plantarum 138(1): 102-112 (IF 3.067) Szenzenstein A., Kósa A. and Böddi B. (2008) Biological variability in the ratios of protochlorophyllide forms in leaves and epicotyls of dark-grown pea (Pisum sativum L.) seedlings (A statistical method to resolve complex spectra). Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology 90: 88-94 (IF 1.919) Konferencia közlemények: Böddi B., Solymosi K., Kósa A., Szenzenstein A., Vitányi B., Hideg É.(2007) The occurrence of native monomer protochlorophyllide forms and their physiological roles. Photosynthesis Research 91(2-3): 207 (IF 2.193) 14th International Congress of Photosynthesis, Glasgow, 22nd - 27th July, 2007. (poster) Böddi B., Solymosi K., Kósa A., Szenzenstein A., Hideg É. (2007) Native complexes of NADPH: protochlorophyllide oxidoreductase and their photo-activities. 7th International Conference on Tetrapyrrole Photoreceptors in Photosynthetic Organisms, Kyoto, Japan, 9th-14th December, 2007. (poster) Szenzenstein A., Kósa A. and Böddi B. (2007) Statistical method to resolve fluorescence emission spectra measured from dark-grown pea seedlings. Regional Biophysics Conference, Balatonfüred, 21-25. August, 2007. (poster) Kiadvány: Book of Abstracts: Poster Abstracts: 46., p:116 Szenzenstein A., Solymosi K., Bóka K., Böddi B. (2006) Plasztisz differenciálódás in vitro kultúrában létrehozott burgonya (Solanum tuberosum L.) mikrogumókban. XII. Magyar Növényanatómiai Szimpózium Sárkány Sándor emlékére, 2006. június 22-23. (elıadás) Kiadvány: Mihalik E. (szerk.) JATE Press., Szeged, p. 62-66. Doktori témán kívüli publikációk referált folyóiratban elfogadott cikk: Darkó É., Fodor J., Dulai S., Ambrus H., Szenzenstein A., Király Z. and Barnabás B. Improved cold and drought tolerance of doubled haploid maize plants selected for resistance to prooxidant tert-butyl hydroperoxide. Journal of Agronomy and Crop Science (2010 IF 1.952) Article first published online : 18 JUL 2011 konferencia kiadvány: Szenzenstein, A., Darkó, É., Gáspár, L., Obert, B., Barnabás, B. (2009): Kloroplasztisz fejlıdés az androgenezis során kukoricában. XV. Növénynemesítési Tudományos Napok, Budapest 2009. március 17. (poszter) Kiadvány: Hagyomány és haladás a növénynemesítésben. (Szerk.: Veisz, O.), pp.: 467-471