Molekularna i funkcjonalna charakterystyka nukleaz zaangażowanych w programowaną śmierć komórki u roślin
Przeprowadzone badania wykazały w jaki sposób proces ewolucji prowadził do wytworzenia różnorodności wymagań katalitycznych nukleaz S1/P1. A różnorodność tego typu nie jest cechą specyficzną jedynie dla roślin. Opisano również zmiany lokalizacji komórkowej nukleaz typu S1/P1 w trakcie PCD oraz w wyniku oddziaływania kwasu salicylowego, potwierdzając, że ma ona związek z ich wymaganiami katalitycznymi. Przedstawiono profile ekspresji promotorów nukleaz z rodzin S1/P1 oraz SNc na w trakcie rozwoju roślin. Potwierdziło to udział niezbadanych dotychczas nukleaz z rodzin S1/P1 oraz SNc w procesach zachodzących na terenie tkanek podlegających PCD. Wykazało to, że mechanizmy degradacji DNA angażują współdziałające ze sobą nukleazy. Przenalizowano również fenotypy mutantów delecyjnych tych nukleaz, co potwierdziło, że kluczowe dla przebiegu procesu PCD u roślin są nukleazy wymagające neutralnego pH oraz obecności jonów Ca2+. Programmed cell death (PCD) plays fundamental roles in plants’ responses to biotic and abiotic stresses, as well as during plant development. The degradation of genomic DNA and RNA is one of the key factors of programmed cell death. It was hypothesized that cooperation of nucleases from two protein families, S1/P1 and SNc, is crucial for hydrolysis of the plant's nucleic acid. Their catalytic requirements diversity are a consequence of changing the cell environment during PCD, and they act during different steps of this process. First act nucleases with catalytic requirements of neutral pH and presence of Ca2+, then nucleases with catalytic requirements of low pH and presence of Zn2+ are involved in finishing of degradation. My research explained the evolution mechanism of diversification of S1/P1 nucleases catalytic requirements and exhibit this variety is not exclusively plant feature. I revealed specific amino acids responsible for ions and pH preferences. I studied cell localization change of S1/P1 during PCD and in presence of salicylic acid. I showed that cell localizations of nucleases correlated with their catalytic requirements. Results suggest high diversity of S1/P1 and SNc nucleases expression, both in different time and tissues. Promoters of S1/P1-like families show distinctive but in some cases overlapping expression patterns. I indicated possible mechanisms of nucleases cooperation in DNA degradation. I analyzed phenotypes of S1/P1 and SNc nucleases knock-out plants. Results suggest that nucleases with catalytic requirements of neutral pH and presence of Ca2+ play crucial roles in plant development.
nukleazy, programowana śmierć komórki, starzenie, rośliny, arabidopsis thaliana, nucleases, programmed cell death, senescence, plant
Networked Digital Library of Theses and Dissertations