Hledání mechanismů a funkce interakce mikrotubulárního cytoskeletu s dalšími složkami v rostlinné buňce

Abstract

Microtubular cytoskeleton is involved in many processes in plant cells, including cell division, growth and development. Other proteins enable its functions by modulation of its dynamics and organization and by mediation of functional and structural interaction with other cell structures. Identification of the mediating proteins and the functions of these interactions under specific conditions were the main aims of the thesis. Membrane proteins interacting with microtubules were identified using biochemical methods. Surprisingly, the identified proteins co-sedimenting with microtubules were not members of the "classical" microtubule associated proteins (MAPs). There were enzymes, chaperones and plant specific proteins among them. For further studies, the identified microtubule-associated heat-shock protein 90 (Hsp90_MT) was chosen. Recombinant Hsp90_MT binds directly to microtubules and tubulin dimers in vitro. The ATP-binding pocket is not responsible for this association. In BY-2, Hsp90_MT co-localizes with phragmoplast and cortical microtubules and is involved in microtubule recovery after their depolymerization during cold treatment. In plants, Hsp90 is involved in cell cycle progression, its inhibition causes cell-cycle arrest in G1 phase. Based on literature search for animal proteins...

Mikrotubulární cytoskelet se v rostlinných buňkách účastní mnoha důležitých dějů během dělení, růstu a vývoje. Výkon jeho četných funkcí je však umožněn interagujícími proteiny, které jednak modulují jeho dynamiku a organizaci, jednak umožňují funkční či strukturní propojení s dalšími složkami rostlinné buňky. Identifikace zprostředkovatelů těchto interakcí a jejich fyziologická funkce za specifických podmínek byla hlavní náplní předkládané dizertační práce. Pomocí biochemických metod byly identifikovány membránové proteiny, které zároveň kosedimentují s mikrotubuly. Překvapivě mezi nimi nebyli žádní zástupci klasických konzervovaných proteinů asociovaných s mikrotubuly (MAP), ale jednalo se o enzymy, chaperony a rostlinně specifické proteiny. Pro další studium jeho role související s rostlinnými mikrotubuly byl vybrán identifikovaný heat-shock protein 90 (Hsp90_MT). Rekombinantní Hsp90_MT se váže přímo na mikrotubuly a dimery tubulinu in vitro. Za vazbu není zodpovědná jeho ATP-vazebná doména. Hsp90_MT v BY-2 kolokalizuje s mikrotubuly fragmoplastu i s kortikálními mikrotubuly a podílí se na obnově mikrotubulů po jejich depolymeraci způsobené chladem. Dále se Hsp90 účastní postupu buněčného cyklu, jeho inhibice u rostlinných buněk blokuje buněčný cyklus v G1 fázi. Na základě literárního studia...