Characterization of subunit A of the Eukaryotic translation initiation factor 3 in Arabidopsis thaliana

Abstract

U rostlin hraje regulace translace důležitou roli během progamické faze, oplození a vývoje semene. Regulace syntézy proteinů je soustředěna převážně v iniciační fázi translace, kde je největším a nejsložitějším iniciačním faktorem Eukaryotický translační iniciační faktor 3 (eIF3), který se skládá z 12 nestejných podjednotek. Mutace jednotlivých podjednotek v rostlinách způsobily defekty v různých fázích růstu a vývoje rostliny v závislosti na dané mutované podjednotce. Charakterizace některých podjednotek rostlinného eIF3 komplexu však doposud nebyla provedena. Předmětem této práce bude funkční charakterizace podjednotky A převážně v modelové rostlině Arabidopsis thaliana. V této práci jsme popsali vysoce shodnou homologii a doménovou organizaci proteinů podjednotky eIF3A mezi rostlinnými a nerostlinnými druhy eukaryotických organismů, která má však svá rostlinná specifika. Dále jsme popsali, že gen AteIF3A je transkribován v rychle se dělících pletivech, jeho proteinový produkt je lokalizován v cytoplasmě a v okolí jádra vegetativní buňky pylu a pozorovali jsme zvýšenou frekvenci defektu pylových zrn a defektu v utváření semen v rostlinách s T-DNA inzercí v genu AteIF3A. Také jsme vytvořili stabilní transgenní linie rostliny Nicotiana tabacum s heterologní expresí AteIF3A proteinu z Arabidopsis.

In plants, translation regulation plays an important role during progamic phase, fertilization and seed development. The process of translation is mostly regulated in its initiation phase, where Eukaryotic translation initiation factor 3 (eIF3) is the largest and most complex initiation factor, consisting of 12 different subunits. In plants, single eIF3 subunit mutants caused various growth and development defects, depending on the particular subunit that was mutated. However, not all the plant eIF3 subunits were characterized to this date. The objective of this work was to functionally characterize the eIF3 subunit A using Arabidopsis thaliana as the main model plant. We described in this work that plant eIF3A proteins share high levels of homology and domain organization with eIF3A subunits from non-plant eukaryotic species but contain regions specific only to plants. Next we described that Arabidopsis thaliana AteIF3A gene is transcribed in highly proliferating tissues, its protein product localizes to cytoplasm and around pollen vegetative cell nucleus and observed an increased frequency of defective pollen grains and defects in seed formation in plants with T-DNA insertion localized to the AteIF3A gene. We also produced stable transgenic Nicotiana tabacum lines expressing heterologous AteIF3A...