A növényi RHO (ROP) GTP-áz kapcsolt receptor-szerű citoplazmatikus kinázok aktiválását befolyásoló aminosav motívumok azonosítása

Lajkó Dézi Bianka
A növényi RHO (ROP) GTP-áz kapcsolt receptor-szerű citoplazmatikus kinázok aktiválását befolyásoló aminosav motívumok azonosítása.
[Thesis] (Unpublished)

[img]
Preview
PDF (disszertáció)
Download (3MB) | Preview
[img]
Preview
PDF (tézis)
Download (357kB) | Preview
[img]
Preview
PDF (tézis)
Download (288kB) | Preview

Abstract in Hungarian

A Rho GTP-ázok a kis molekulatömegű GTP-kötő Ras fehérje szupercsalád tagjai. A RHO GTP-ázok családja több alcsaládot tartalmaz, élesztők és állatok esetében a RHO GTP-ázok három alcsaládba, Rho, Rac és Cdc42, sorolhatóak, míg növényekben egyetlen specifikus család, a „Rho of plants” (ROP) alakult ki. Ezek a fehérjék molekuláris kapcsolókként működnek számos celluláris folyamatban, hiszen GTP-kötött formában jelátviteli utakat aktiválnak effektor fehérjéken keresztül, míg GDP-kötött formában ez az aktivitásuk megszűnik. A Rho család tagjai specifikusan a sejtváz dinamikus változásaival kapcsolatos celluláris folyamatokban (sejtmozgás, sejtosztódás, sejtalak változások, intracelluláris transzport) vesznek részt. Ezen kívül szerepük van a plazmamembrán NADPH-oxidáz enzim aktiválásában illetve génexpressziós változások elindításában MAP-kináz kaszkádok aktiválásán keresztül. Sokrétű funkciójuk megköveteli, hogy GTP/GDP-kötött állapotuk illetve fehérje-fehérje kölcsönhatásaik szoros szabályozás alatt álljanak. Ennek megfelelően a Rho fehérjék GTP-áz ciklusát, és így jelátviteli aktivitását, számos szabályozó (regulátor) fehérje befolyásolja. Növények esetében három fő szabályozó fehérjét mindenképp fontos megemlítenünk, amelyek a ROP GTP-ázok aktív és inaktív állapotát befolyásolják. A guanin nukleotid kicserélő faktor (GEF) felelős a GDP molekulák GTP molekulákra való lecserélésében, ezzel aktiválva a GTP-áz fehérjét. A GTP-áz gyorsító fehérje (GAP) a GTP molekulák hidrolízisét segíti elő, amely az inaktív állapot kialakulásához szükséges, míg a guanin nukleotid disszociációs inhibítor fehérje (GDI) az inaktív állapot stabilizálásáért felel. A szabályozó fehérjéken keresztül érkező jelek az aktív Rho GTP-ázokról változatos jeltovábbító (effektor) fehérjékre kerülnek. Állatok és élesztők esetében ezek az effektor kinázok, az ún. P21-aktivált vagy PAK kinázok, rendelkeznek egy jellegzetes RHO GTP-áz kötő, ún. CRIB motívummal. Ezek a kinázok mind az élesztőben, mind az állatokban rendkívül fontos RHO GTP-áz effektorok, melyet szerteágazó funkcióik jeleznek. Az ilyen motívumot tartalmazó kinázok génjei az ismert növényi genomokból azonban hiányoznak, illetve a ROP GTP-ázokhoz kapcsolódó jelátviteli hálózatokról is hiányosak ismereteink. Korábban laboratóriumunkban mutatták ki, hogy az RLCK VI_A (receptor-like cytoplasmic kinases class VI_A) csoportba tartozó növényspecifikus kinázok potenciális ROP GTP-áz effektorok. Kutatásaink során, az RLCK VI_A osztályhoz tartozó RLCK VI_A2 illetve RLCK VI_A3 kináz szerepét vizsgáljuk. Azt gyanítjuk, hogy ezek a fehérjék mint potenciális ROP GTP-áz effektor kinázok, szerepet játszhatnak a polaritás kialakulásában is. Az irányított sejtmegnyúlás (pl. levélszőrök, trichómák) és csúcsi növekedés (pl. pollencső) két alapvető folyamat, melyek nélkülözhetetlenek a növények poláris sejttípusainak morfogeneziséhez. Kutatásunk célkitűzéseinek megfogalmazása során kérdéseinket korábbi eredményeinkre alapozva fogalmaztuk meg, amelyben kimutattuk, hogy annak ellenére, hogy a növényi genomokból hiányoznak az állatok és élesztők esetében a jól ismert CRIB motívumot tartalmazó PAK kinázok, a növények rendelkeznek viszont olyan receptor-szerű citoplazmatikus kinázokkal, melyek potenciális ROP GTP-áz effektorok és aktivitásuk függ a GTP-kötött ROP GTP-ázok jelenlététől.

Abstract in foreign language

The Rho-type GTPases have central roles in cellular processes associated with cytoskeletal dynamics (e.g. cell movement, cell division, cell shape, and cell polarity). These proteins operate as molecular switches: they activate signal transduction pathways when they are in GTP-bound conformation, but their signalling activity cease when they are GDP-bound. If the Rho GTPase is in the GTP-bound form, it can further activate a diverse set of downstream signalling effector proteins. There are some upstream regulator proteins which regulate the activity of ROPs. One of these proteins are the guanine nucleotide exchange factor or GEF proteins which catalyse the GDP to GTP exchange activating ROPs. In contrast, the GAPs (GTPase accelerator proteins) inactivate ROPs via the promotion of GTP hydrolisis, while the GDIs (guanine nucleotide dissociation inhibitors) stabilize the inactive state of ROPs. Plants has a specific group of Rho-type GTPases, the „Rho of plants” (ROP) family. Our knowledge about the signalling pathways associated with ROPs is yet incomplete. ROPs differ from other Rho-type GTPases in the regions which are responsible for effector binding, suggesting that ROP GTPases have specific effectors. Indeed, plants lack the Rho GTPase-activated PAK kinases, which are very important mediators of Rho GTPase signalling in yeast as well as in animals. Therefore our question was: are there any ROP GTPase-activated kinases, which may have PAK-like functions in plants? Due to a yeast two-hybrid screening approach two ROP-interacting kinases could be identified. These kinases interacted with the GTP- but not with the GDP-bound ROP GTPase form what is typical for ROP GTPase effectors. Furthermore, the in vitro activity of these kinases was dependent on the presence of GTP-bound ROP GTPase. These ROP GTPase-activated kinases belong to the subfamily VI of receptor-like cytoplasmic kinases (RLCKs) of Arabidopsis. They have a receptor kinase-like catalytic domain, but they don’t have extracellular or transmembrane regions and that’s why they can found in the cytoplasm. Based on their primary structure, the 14 Arabidopsis RLCK VI kinases can be classified into two groups (A and B). Only the members of group A have ROP GTPase-binding ability, but it was not observed in the case of group B kinases, their activity is ROP GTPase independent.

Item Type: Thesis (PhD)
Creators: Lajkó Dézi Bianka
Title of the thesis in foreign language: Molecular characteristic of ROP (Rho of plants) GTPase activated receptor-like cytoplasmic kinases in arabidopsis
Divisions: Doctoral School of Biology
Discipline label: Natural Sciences > Biology
Defence date label: 2020. July 08.
Uncontrolled Keywords: Arabidopsis thaliana, sejtszintű szignalizáció, kináz aktivitás, fehérje-fehérje kölcsönhatás, RLCK, ROP GTP-áz
Item ID: 10224
MTMT id: 10050679
Date Deposited: 2019. Jul. 05. 16:03
Last Modified: 2020. Jul. 16. 13:24
Depository no.: B 6651
URI: http://doktori.bibl.u-szeged.hu/id/eprint/10224
Defence/Citable status: Not Defended. (Do not cite until it has not assigned DOI number!)

Actions (login required)

View Item View Item

Downloads

Downloads per month over past year