Role of exocyst complex in growth and development of moss Physcomitrella patens

Abstract

První suchozemské rostliny získaly v průběhu svého vývoje rozsáhlá evoluční vylepšení platná i u dnešních moderních rostlin. Polární růst je pradávnou vlastností eukaryotických buněk a jednou z preadaptací, které pomohly rostlinám při úspěšné kolonizaci souše. Polární růst u rostlin určuje nejen směr expanze buněk, strukturní vlastnosti buněčné stěny, ale také orientaci buněčného dělení. Řízení polárního růstu se účastní různé faktory, včetně komplexu exocyst. Exocyst je evolučně konzervovaný poutací komplex, který se skládá z osmi podjednotek, a účastní se poutání (angl. tethering) sekretorických váčků k cílové membráně. Zásadní role komplexu exocyst v různých buněčných procesech u krytosemenných rostlin je v současnosti dobře dokumentována. V této práci prezentuji výsledky doktorandského projektu, který přispěl k fylogenetické analýze komplexu exocyst u suchozemských rostlin, a zejména k objasnění funkcí tří podjednotek exocystu, konkrétně EXO70 (isoforma PpEXO70.3d), SEC6 a SEC3 (isoformy PpSEC3A a PpSEC3B), u modelového mechu Physcomitrella patens. Několik knock-out (KO) mutantů tohoto mechu v různých podjednotkách exocystu (Ppexo70.3d, Ppsec6, Ppsec3a and Ppsec3b) vykazuje pleiotropní defekty, které jsou přímo či nepřímo propojeny s regulací buněčné polarity. Narušen je dlouživý růst a...

During the course of evolution the early land plants gained extensive innovations that can be seen in modern day plants. The polar growth is an ancient feature of eukaryotic cells and is one of preadaptations that helped plants in successful colonization of land. The polar growth in plants regulates not only the direction of cell expansion and structural properties of cell wall but especially also the orientation of cell division, and is governed by various factors, including the exocyst complex. The exocyst is a well conserved vesicle tethering multi-subunit complex involved in tethering of secretory vesicles to the target membrane. The essential role of the exocyst complex in regulation of various cellular processes in Angiosperms is now well documented. Here I present results of a doctoral project that contributed to phylogenetic analyses of the land plant exocyst complex and especially to uncovering functions of three moss exocyst subunits, namely EXO70 (isoform PpEXO70.3d), SEC6 and SEC3 (isoforms PpSEC3A and PpSEC3B) in the model organism Physcomitrella patens. Various knock-out (KO) mutants in several moss exocyst subunits (Ppexo70.3d, Ppsec6, Ppsec3a and Ppsec3b) show pleiotropic defects directly or indirectly linked to the cell polarity regulation. Cell elongation and differentiation,...