Cytokininy a jejich role v regulaci buněčného dělení rostlin s důrazem na G2/M přechod

Abstract

Buněčný cyklus eukaryot a jeho regulace je dobře prozkoumána především u kvasinek a živočichů. Základní mechanismy regulace buněčného cyklu rostlin jsou obdobné. Důležitou roli hrají cyklin-dependentní kinázy (CDK), které v komplexu s cykliny (CYC) řídí průběh buněčného cyklu, a to především v klíčových regulačních bodech na přechodech fází G1/S a G2/M. CDK jsou pozitivně či negativně regulovány fosforylací kinázami a defosforylací fosfatázami. Významným negativním regulátorem na přechodu G2/M je WEE1 kináza, která fosforyluje CDK na konzervovaných aminokyselinových zbytcích Y15 a T14. Tuto inhibiční fosforylaci u kvasinek a živočichů odstraňuje CDC25 fosfatáza, a následně je umožněn vstup do mitózy. Buněčný cyklus rostlin vykazuje některé odlišnosti. Funkční homolog kvasinkové CDC25 fosfatázy u vyšších rostlin nebyl nalezen, ačkoli inhibiční fosforylace rostlinnou WEE1 kinázou blokuje aktivní místo Y15 (nikoli však T14) na CDKA;1., Je tedy nasnadě hledat jinou regulační dráhu, která by řídila G2/M přechod u rostlin. Fytohormony hrají důležitou roli nejen v buněčném cyklu rostlin, ale v celém vývoji rostliny jako celku. Klíčová je především souhra dvou hlavních skupin fytohormonů, auxinů a cytokininů. Bylo prokázáno, že především cytokininy mají zásadní vliv na regulaci přechodu G2/M u rostlin....

The eukaryotic cell cycle is well understood mainly in yeasts and animals. Basic regulatory mechanisms, with cyclin-dependent kinases (CDKs) playing crucial roles, are similar in all eukaryotes including plants. CDKs operate mainly at the key cell cycle checkpoints, G1/S and G2/M. Phosphorylation and dephosphorylation of CDKs by kinases and phosphatases have both negative and positive effect. Negative regulator at the G2/M transition is WEE1 kinase which phosphorylates conserved amino acid residues T14 and Y15 of CDK. Phosphatase CDC25 removes this inhibitory phosphate in yeasts and animals and forces cells into mitosis. Plant cell cycle exhibits remarkable differences. Importantly, it is controlled by phytohormones, and some key points of regulation remain obscure - a functional plant homologue of yeast CDC25 phosphatase has not been found in plants yet though Y15 inhibitory phosphorylation by WEE1 kinase blocks mitosis entry in plants as well. Thus, the regulatory mechanism of G2/M transition in plant cells is still to be found. Phytohormones play a key role, not only in the plant cell cycle, but in whole plant development. Interplay between the two groups of phytohormones: auxins and cytokinins, is crucial. Especially cytokinins significantly influence the regulation of G2/M checkpoint. It is...