Function of phospholipases D and lipid phosphate phosphatases in the regulation of plant cell morphogenesis

Abstract

Souhrn práce Předkládaná práce se zabývá funkcí a regulací vnitrobuněčné signalizace, které se účastní fosfolipázy D (PLD) a fosfatidová kyselina (PA), a to zejména v kontextu buněčné morfogeneze rostlin. Fosfolipázy D štěpí membránové fosfolipidy za produkce fosfatidové kyseliny, která má významné biofyzikální a signalizační funkce v mnoha kontextech, jako je například odpověď na stres, regulace dynamiky cytoskeletu a regulace váčkového transportu. Váčkový transport hraje nezastupitelnou roli v ostře lokalizované expanzi buněk pylové láčky a kořenových vlásků. Část práce se věnovala i NADPH oxidázám, u kterých se ukazuje úzká souvislost se signální drahou fosfatidové kyseliny. Pylová láčka tabáku posloužila jako hlavní experimentální model, který umožňuje snadno hodnotit změny v sekretorické dráze při farmakologických a genetických experimentech. Zde se dobře uplatnila metodika cíleného potlačení genové exprese pomocí modifikovaných antisense oligonukleotidů, která byla využita pro snížení exprese izoforem fosfolipázy D, NADPH oxidázy a nově zkoumané rodiny rostlinných lipid fosfát fosfatáz (LPP). Tím se umožnilo hodnocení funkce jednotlivých proteinů v růstu pylové láčky. Při zkoumání uvedených genových rodin byly využity nástroje bioinformatiky, jako je konstrukce dendrogramů, analýza dostupných...

of the thesis The presented work explores the function and regulation of intracellular signaling that utilizes phospholipase D (PLD) and phosphatidic acid (PA), especially in the context of cellular morphogenesis of plants. PLDs cleave membrane phospholipids to phosphatidic acid, which has important biophysical and signaling role in many contexts, such as stress response, regulation of cytoskeletal dynamics and vesicular transport. Vesicular transport is essential in focused tip growth of plant pollen tubes and root hairs. Part of the work deals with NADPH oxidases, that are an emerging counterpart of PLD/PA signaling. Tobacco pollen tubes served as the main experimental model, as it enables assessing of changes in secretory pathway after pharmacological or genetic treatments. A technique utilizing antisense oligonucleotides was used for selective knock-down of PLD isoforms, NADPH oxidase and newly studied family of lipid phosphate phosphatases (LPPs) in pollen tubes. This enabled to assess functions of individual isoforms. For studying of selected gene families, various bioinformatic tool were utilized, such as dendrogram construction, analysis of available expression data and creating of virtual proteome. These tools together enabled to select potentially important genes for further experimental...