Mechanism of auxin transport across plasma membrane through PIN auxin efflux carriers

Abstract

Fytohormon auxin a jeho směrovaná distribuce hraje důležitou roli v regulaci mnoha procesech během vegetativního a reproduktivního vývoje rostlin. Regulace exprese, lokalizace a aktivity proteinů PIN-formed (PIN) je důležitá pro správný transport auxinu v rostlinných pletivech. Proteiny PIN byly popsány jako hlavní přenašeče auxinu z buněk regulující směrovaný tok auxinu. Vytvořené gradienty auxinu dávají jednotlivým částem rostliny informaci o koordinaci vývoje. Predikovaná topologie a struktura proteinů PIN je dodnes nedostatečně popsána a neumožnuje správné pochopení transportního mechanismu. Experimentální analýza domén proteinů PIN může pomoci pochopit jejich úlohu ve zprostředkování transportu auxinu. Cílem této práce bylo upravit C-terminální části proteinů PIN a poodhalit tak existenci pravděpodobných funkčních domén, které jsou zodpovědné za transport auxinu. Systém transientně transformované buněčné linie tabáku Bright Yellow-2 (BY-2) byl použit pro sledování rozdílů v transportní aktivitě jednotlivých PIN proteinů. Tento přístup umožnil nepřímo sledovat množství auxinu v BY-2 buňkách pomocí DR5 reportérového systému. Tranzientně exprimované PIN proteiny navodily snížení intracelulárního auxinu, na které nepřímo poukázalo snížení signálu DR5rev::mRFP. Tranzientně exprimované modifikované...

Phytohormone auxin and its directional distribution plays an essential role in the regulation of numerous processes during vegetative and reproductive plant development. Regulation of the expression, localization and activity of the PIN-FORMED (PIN) proteins is important for proper polar auxin transport in plant tissues. PIN proteins have been described as the major auxin efflux carriers regulating auxin's directional flow to build up gradients that provide information for the coordination of plant development. PIN protein structure topology prediction through bioinformatic analysis is still insufficient to understand their transport mechanism. Experimental analysis of PIN protein domains can provide valuable insight into understanding their role in mediating auxin transport. In this study, the C-terminal part of PINs have been modified by gradual trimming to determine the existence of relevant functional domains, which could be important for auxin transport. Seven modified PIN proteins from Arabidopsis thaliana and Nicotiana tabacum were prepared. Transiently transformed tobacco cell line Bright Yellow-2 (BY-2) was used to monitor differences in PIN transport activity. This approach allowed indirect monitoring of intracellular auxin levels using the DR5 reporter system. Transiently expressed...