Dinukleozydopolifosforany (NpnN') jako element molekularnego mechanizmu odpowiedzi roślin na środowiskowe czynniki stresowe na przykładzie winorośli (Vitis vinifera L.)
Type
Project
Language
Polish
Faculty
Wydział Rolnictwa, Ogrodnictwa i Biotechnologii
Abstract (PL)
Rośliny stale narażone są na działanie różnego rodzaju niekorzystnych czynników środowiskowych, zarówno biotycznych jak i abiotycznych. Przykładem czynnika abiotycznego są antropogeniczne zanieczyszczenia środowiska kadmem. Jedną ze strategii obronnych w stresie biotycznym i abiotycznym u roślin wyższych jest aktywacja szlaku fenylopropanoidowego, dostarczającego metabolitów wtórnych, takich jak flawonoidy, ligniny czy stilbeny. Metabolity te zmniejszają szkody wyrządzone przez stres oksydacyjny.
Nasze dotychczasowe badania dowiodły, że szlak fenylopropanoidowy jest indukowany przez dinukleozydopolifosforany (NpnN') takie jak diadenozynotrifosforan (Ap3A) i diadenozynotetrafosforan (Ap4A). Jako pierwsi dowiedliśmy, że Ap3A i Ap4A indukują ekspresję genów i aktywność enzymów szlaku fenylopropanoidowego w siewkach Arabidopsis thaliana i zawiesinie komórek Vitis vinifera. Dinukleozydopolifosforany to nietypowe nukleotydy naturalnie występujące w organizmach żywych. Z danych literaturowych wiadomo, że różne dinukleozydopolifosforanów (Ap3A, Ap4A czy Ap4G) mogą być kumulowane w komórkach mikroorganizmów poddanych czynnikom stresowym, takim jak podwyższona temperatura, etanol czy kadm. Nasza hipoteza dotycząca funkcji dinukleozydopolifosforanów zakłada, że nukleotydy te mogą być molekułami sygnałowymi w warunkach stresowych. Tego rodzaju związki określa się jako „alarmony”. Uważamy, że dinukleozydopolifosforany są zaangażowane w odpowiedź roślin na stres wywołany kadmem. Postulujemy udział tych cząsteczek w transdukcji sygnału poprzez kaskadę kinaz MAP.
Badania pozwolą na identyfikację sieci sygnalnych, które uczestniczą w regulacji reakcji obronnych roślin na stres powodowany przez kadm, a istotnym elementem tych szlaków są dinukleozydopolifosforany. Badania zaplanowane w projekcie wykonane będą na zawiesinowych kulturach komórkowych winorośli właściwej Vitis vinifera. Oznaczymy poziom dinukleozydopolifosforanów w komórkach V. vinifera traktowanych kadmem. Zidentyfikujemy transkryptomiczne zmiany w winorośli wywołane kadmem i dinukleozydopolifosforanami. Określimy zmiany w proteomie V. vinifera traktowanych kadmem i nukleotydami. Wyniki analizy transkryptomicznej i proteomicznej poddamy kompleksowej analizie bioinformatycznej. Wykonamy analizę metabolomiczną związków syntetyzowanych w komórkach winorośli w odpowiedzi na kadm i badane molekuły. Analiza metabolomiczna będzie skupiona na oznaczaniu m.in. poziomu metabolitów wtórnych, takich jak stilbeny i ligniny. Ponadto zmierzona zostanie zawartość wybranych hormonów roślinnych (kwas abscysynowy i kwas salicylowy) i związków tiolowych (glutation i fitochelatyny). Na podstawie uzyskanych wyników wytypujemy i dokładnie zbadamy przebieg szlaku (lub szlaków) sygnalnego uczestniczącego w odpowiedzi roślin na kadm, a w którym ważną rolę odgrywają dinukleozydopolifosforany. Następnie wytypowany szlak sygnalny przeanalizujemy na siewkach Vitis vinifera.
Proponowane w projekcie badania mają charakter podstawowy. Skupiają się na poznaniu funkcji sygnalnej dinukleozydopolifosforanów w odpowiedzi na kadm u roślin wyższych. Projekt pozwoli zidentyfikować szlaki metaboliczne regulowane przez dinukleozydopolifosforany i dostarczy dowodów potwierdzających naszą hipotezę, że są to molekuły sygnalne uczestniczące w wywołanych kadmem reakcjach obronnych u Vitis vinifera.
Nasze dotychczasowe badania dowiodły, że szlak fenylopropanoidowy jest indukowany przez dinukleozydopolifosforany (NpnN') takie jak diadenozynotrifosforan (Ap3A) i diadenozynotetrafosforan (Ap4A). Jako pierwsi dowiedliśmy, że Ap3A i Ap4A indukują ekspresję genów i aktywność enzymów szlaku fenylopropanoidowego w siewkach Arabidopsis thaliana i zawiesinie komórek Vitis vinifera. Dinukleozydopolifosforany to nietypowe nukleotydy naturalnie występujące w organizmach żywych. Z danych literaturowych wiadomo, że różne dinukleozydopolifosforanów (Ap3A, Ap4A czy Ap4G) mogą być kumulowane w komórkach mikroorganizmów poddanych czynnikom stresowym, takim jak podwyższona temperatura, etanol czy kadm. Nasza hipoteza dotycząca funkcji dinukleozydopolifosforanów zakłada, że nukleotydy te mogą być molekułami sygnałowymi w warunkach stresowych. Tego rodzaju związki określa się jako „alarmony”. Uważamy, że dinukleozydopolifosforany są zaangażowane w odpowiedź roślin na stres wywołany kadmem. Postulujemy udział tych cząsteczek w transdukcji sygnału poprzez kaskadę kinaz MAP.
Badania pozwolą na identyfikację sieci sygnalnych, które uczestniczą w regulacji reakcji obronnych roślin na stres powodowany przez kadm, a istotnym elementem tych szlaków są dinukleozydopolifosforany. Badania zaplanowane w projekcie wykonane będą na zawiesinowych kulturach komórkowych winorośli właściwej Vitis vinifera. Oznaczymy poziom dinukleozydopolifosforanów w komórkach V. vinifera traktowanych kadmem. Zidentyfikujemy transkryptomiczne zmiany w winorośli wywołane kadmem i dinukleozydopolifosforanami. Określimy zmiany w proteomie V. vinifera traktowanych kadmem i nukleotydami. Wyniki analizy transkryptomicznej i proteomicznej poddamy kompleksowej analizie bioinformatycznej. Wykonamy analizę metabolomiczną związków syntetyzowanych w komórkach winorośli w odpowiedzi na kadm i badane molekuły. Analiza metabolomiczna będzie skupiona na oznaczaniu m.in. poziomu metabolitów wtórnych, takich jak stilbeny i ligniny. Ponadto zmierzona zostanie zawartość wybranych hormonów roślinnych (kwas abscysynowy i kwas salicylowy) i związków tiolowych (glutation i fitochelatyny). Na podstawie uzyskanych wyników wytypujemy i dokładnie zbadamy przebieg szlaku (lub szlaków) sygnalnego uczestniczącego w odpowiedzi roślin na kadm, a w którym ważną rolę odgrywają dinukleozydopolifosforany. Następnie wytypowany szlak sygnalny przeanalizujemy na siewkach Vitis vinifera.
Proponowane w projekcie badania mają charakter podstawowy. Skupiają się na poznaniu funkcji sygnalnej dinukleozydopolifosforanów w odpowiedzi na kadm u roślin wyższych. Projekt pozwoli zidentyfikować szlaki metaboliczne regulowane przez dinukleozydopolifosforany i dostarczy dowodów potwierdzających naszą hipotezę, że są to molekuły sygnalne uczestniczące w wywołanych kadmem reakcjach obronnych u Vitis vinifera.