Vizualizace a analýza distribuce komplexu ARP2/3 v rostlinách

Abstract

Aktinový cytoskelet je velmi dynamická struktura, která podléhá neustálé přestavbě polymerací, depolymerací, stříháním, svazkováním a větvením. Jedním z faktorů řídících polymeraci aktinu je ARP2/3, heteroheptamerický proteinový komplex evolučně konzervovaný takřka u všech euka- ryotických organismů. Podjednotky ARP2 a ARP3 se strukturou podobají monomeru aktinu a tvoří v rámci komplexu nukleační centrum pro polymeraci nových aktinových vláken. Komplex je navíc schopen nasedat na již existující mikrofilamenta a vytvářet nové větve pod úhlem cca 70 ř. V živočišných buňkách hraje komplex ARP2/3 klíčovou roli v buněčné motilitě skrze tvorbu la- mellipodií a jeho mutace jsou obvykle letální. U rostlin mají mutanti pouze mírné fenotypové pro- jevy na úrovni buněčné morfologie, jako jsou deformované trichomy nebo méně laločnaté pokož- kové buňky. Abychom objasnili funkci komplexu ARP2/3 v rostlinách, rozhodli jsme se jej vizua- lizovat in vivo v diferencovaných buňkách Arabidopsis thaliana pomocí translační fúze jednotli- vých podjednotek s GFP. Fúzní proteiny GFP-AtARPC2 a GFP-AtARPC5 po transformaci do mu- tantů postrádajících odpovídající podjednotku komplexu komplementovaly mutaci a zachránily deformovaný fenotyp trichomů. Oba fúzní proteiny vykazovaly stejnou difusní lokalizaci v cyto- plasmě, v...

Actin cytoskeleton is highly dynamic structure, constantly remodelled by processes of polyme- rization, depolymerization, bundling, cutting and branching. One of the factors which control the polymerization of actin is ARP2/3, heteroheptameric protein complex evolutionary conserved in almost all eukaryotes. Subunits ARP2 and ARP3 are structurally similar to actin monomers and forms nucleation core for new actin filament formation within the complex. ARP2/3 can also bind to already existing actin filament and form a new branch at the angle of 70 ř. In animal cells, ARP2/3 complex is crucial for cell motility through formation of lamellipodia and mutations in its subunits are usually lethal. In plants, only mild changes in trichomes and epidermal cells shape were observed. ARP2/3 complex is thus considered to play a role in plant cell morphogenesis through modulation of actin cytoskeleton. Despite the long-term research on plant ARP2/3 com- plex, only sparse information is available about its localization in plant cells. To understand the role of ARP2/3 complex in plant cells, we have transformed both wild type Arabidopsis thaliana plants and mutant plants lacking subunits of the complex with GFP-fused subunits. GFP-ARPC2 and GFP-ARPC5 fusion proteins complemented the distorted trichomes phenotype of...