Növényi glutation peroxidáz enzimek vizsgálata lúdfűben

Előnézet	PDF (disszertáció) Download (7MB) | Előnézet
Előnézet	PDF (tézisfüzet) Download (202kB) | Előnézet
Előnézet	PDF (tézisfüzet) Download (211kB) | Előnézet

Magyar nyelvű absztrakt

A klímaváltozás során bekövetkezett hatások miatt a növényélettani kutatások terén kiemelt jelentősége lett a stresszélettani kutatásoknak. A szélsőséges időjárási események gyakoribbá válása súlyos veszteségeket okoz a mezőgazdasági termelésben. A növények folyamatosan ki vannak téve a környezet hatásainak, melyek egy részének jelentős változása káros lehet számukra, stresszorként jelentkezik, stresszfolyamatokat vált ki bennük. A környezeti stresszhatások következtében másodlagos stresszként oxidatív stressz is kialakul. Ennek során a reaktív oxigénformák felhalmozódása által könnyen felborulhat a növények redukciós állapota, sérülhetnek a membránok, fehérjék és nukleinsavak, ezáltal károsodik növekedésük, fejlődésük. Hogy ezt elkerüljék, a növények az antioxidáns védelmi rendszer teljes arzenáljával vértezik fel magukat. A növényi glutation peroxidáz-szerű enzimek (GPXL) az antioxidáns enzimek tagjai, melyek tioredoxin (vagy glutation) redukáló komponens segítségével képesek a H2O2 és szerves hidroperoxidok bontására vízzé, vagy a megfelelő alkoholokká. Leginkább az állati foszfolipid hidporexid glutation peroxidázokhoz hasonlítanak (PHGPX), azonban katalitikus helyükön azoktól eltérően nem szelenociszteint, hanem ciszteint tartalmaznak. A cisztein kémiai tulajdonságai miatt a szelenociszteint tartalmazó enzimekével összevetve aktivitásuk is alacsonyabb. Ez felveti a lehetőséget, hogy esetleg az enzimatikus antioxidáns funkciójukon kívül más folyamatokban is szerepük lehet. Arabidopsis thaliana-ban 8 izoenzimet azonosítottak, melyek különböző sejtorganellumokban lokalizálódnak, megtalálhatóak a citoplazmában, sejtmagban, a plazmamembránhoz kötve, a mitokondriumban, plasztiszokban és az ER-ben is. A lúdfű az élettani kutatások gyakran használt modellnövénye, mivel genetikai háttere ismert, és számos mutáns áll rendelkezésre. Kísérleteink során Atgpxl inszerciós mutáns növényeket használtunk az AtGPXL fehérjék stresszválaszban betöltött szerepének vizsgálatához. Összehasonlítottuk a vad típusú (Col-0) és mutáns növények károsodását abiotikus stresszhatásra a H2O2 és malondialdehid (MDA) tartalmakon keresztül, valamint megvizsgáltuk a növényekben néhány, peroxid bontásban vagy detoxifikációban fontos antioxidáns enzim aktivitását, valamint nem-enzimatikus antioxidáns tartalmakat. Kiválasztott Atgpxl mutáns növényekben kifejeztetett roGFP2 redox szenzor segítségével tanulmányoztuk egy-egy GPXL hiányának hatását a glutation redox potenciál (EGSH) alakulására. A GPXL fehérjék biokémiai tulajdonságainak megismeréséhez heterológ rendszerben termeltetett, majd tisztított enzimeken végeztünk kísérleteket.

Absztrakt (kivonat) idegen nyelven

Due to the effects of climate changes, stress related research has a major focus in the field of plant physiology. Increasing number of extreme weather events cause severe losses in agricultural production. Plants are constantly exposed to the effects of the environmental factors, extreme changes some of these factors may be detrimental to them, cause stress. Due to environmental stresses, oxidative stress is also appear as a secondary stress. During this, the accumulation of reactive oxygen species (ROS) can easily overturn the reduction state of the plants, therefore damages the membranes, proteins and nucleic acids, thus impairing plants’ growth and development. To avoid this, plants are protected by the complete antioxidant defence system. Plant glutathione peroxidase-like enzymes (GPXL) are members of the antioxidant enzymes, and are able to reduce H2O2 and organic hydroperoxides to water or the corresponding alcohols by using thioredoxin (TRX) (or glutathione (GSH)) as reducing substrates. GPXLs are similar to animal phospholipid hydroperoxide glutathione peroxidases (PHGPX), but they contain a cysteine in their catalytic site instead of selenocysteines. Because of the chemical properties of cysteine, the activity of these enzymes is lower compared to selenocysteine-containing enzymes. This raises the possibility that they may be involved in processes other than enzymatic antioxidant functions. In Arabidopsis thaliana 8 isoenzymes were identified in different subcellular particles, they are localized in the cytoplasm, nucleus, plasma membrane, mitochondria, chloroplasts and Golgi. Arabidopsis is a commonly used model plant of physiological research, since its genetic background is known and many mutants are available. In our experiments Atgpxl T-DNA insertional mutant plants were used to investigate the role of AtGPXL proteins in stress responses. We compared the sensitivity of wild-type (Col-0) and mutant plants to abiotic stress through H2O2 and malondialdehyde (MDA) contents, and we investigated some antioxidant enzyme activities and levels of non-enzymatic antioxidants in the plants. The effect of the lack of one AtGPXL on glutathione redox potential (EGSH) was studied using a redox sensor protein (roGFP2), expressed in selected Atgpxl mutant plants. Experiments of the biochemical properties of GPXL proteins were performed with purified recombinant enzymes.

Tétel nézet