Molekulární mechanismy tepelné stresové paměti u rostlin

Abstract

Globální oteplování je jeden z hlavních faktorů úbytku zemědělské úrody a také celkové rostlinné biodiverzity. Čím dál tím vyšší teploty povrchu Země způsobují zvýšené nároky na rostliny vyrovnat se s tepelným stresem. Tepelný stres způsobuje rostlinným buňkám mnoho škod, především denaturaci buněčných proteinů, rozvolnění biomembrán a akumulaci reaktivních forem kyslíku (ROS). Rostlinná buňka se tepelnému stresu brání lipidickými přestavbami membrány, zvýšenou produkcí ROS zhášečů a především zvýšenou produkcí proteinů teplotního šoku (HSP), což jsou molekulární chaperony, které udržují proteiny správně sbalené i v teplotách, ve kterých by jinak denaturovaly. Rostliny si vyvinuly mechanismus, jak se bránit opakujícímu se tepelnému stresu, jako jsou třeba vlny veder. Říká se mu získaná termotolerance a je umožněna díky rostlinné schopnosti stresové paměti. Klíčový ve stresové paměti je přitom tzv. priming, což je příprava rostliny na velmi silný tepelný stres tak, že je předem vystavena mírnějšímu tepelnému stresu. Po primingu přichází období paměti neboli období zotavení, během kterého si buňka uchovává pozměněnou molekulární expresi a fyziologii. Mechanismy tepelné stresové paměti se dělí na transkripční a post-transkripční, jsou v nich zapojené HSP a jejich transkripční faktory HSF, především...

Global warming is one of the main factors contributing to the decline in crop yield and overall plant biodiversity. Increasing surface temperatures of the Earth result in heightened demands on plant to cope with heat stress. Heat stress causes various damages to plants, primarily denaturation of cellular proteins, loosening of biomembranes, and accumulation of reactive oxygen species (ROS). Plants cells defend against heat stress through lipid remodeling of membranes, increased production of ROS scavengers, and primarily increased production of heat shock proteins (HSP), which are molecular chaperons maintaining proteins properly folded even at temperatures that would otherwise cause denaturation. Plants have developed mechanism to cope with recurring heat stress, such as heat waves, that is referred to as acquired thermotolerance and is enabled by the plant's ability to undergo stress memory. Key to stress memory is priming, which involves preparing the plant for very strong heat stress by exposing it to milder heat stress beforehand. Following priming, there comes a memory period, that is also called recovery period, during which the cell maintains altered molecular expression and physiology. The mechanisms of heat stress memory are divided into transcriptional and post- transcriptional,...