Δυναμική των HSP90 στον έλεγχο της ανάπτυξης στα φυτά
Μαργαριτοπούλου, Θεώνη
Μηλιώνη, Δήμητρα
Το σύστημα των HSP90 πρωτεϊνών αποτελεί ένα άφθονο και υψηλά
συντηρημένο σύστημα μοριακού συνοδού, το οποίο διαδραματίζει εξέχοντες
ρόλους σε πληθώρα βιολογικών διαδικασιών που κυμαίνονται από την
κυτταρική ομοιόσταση και τη μετάδοση σήματος μέχρι την ανάπτυξη. Παρ’ όλα
αυτά, η εμπλοκή του στα αναπτυξιακά μονοπάτια των φυτών δεν έχει καταστεί
ακόμα πλήρως κατανοητή.
Η παρούσα εργασία ασχολείται με το πώς η εξασθένηση της ρυθμιστικής
ικανότητας των HSP90 προκαλεί παραμόρφωση στην καναλοποίηση της
ανάπτυξης.
Στο φυτό Arabidopsis η οικογένεια των HSP90 πρωτεϊνών αποτελείται
από αρκετά μέλη. Χρησιμοποιήθηκε η τεχνική της RNA γονιδιακής
αποσιώπησης προκειμένου να καταστεί δυνατή η μελέτη της λειτουργίας των
HSP90 πρωτεϊνών σε συγκεκριμένο αναπτυξιακό και ιστοειδικό στάδιο. Οι
LFY::HSP90RNAi σειρές έχασαν την ικανότητά τους να ανθίζουν, κατάσταση
που δηλώνει ότι η αποσιώπηση των Hsp90 γονιδίων διατάραξε τα ρυθμιστικά
δίκτυα που ελέγχουν το χρόνο και/ή την ικανότητα της άνθισης. Όμως,
βραχυπρόθεσμες εφαρμογές θερμικών σοκ ανέστρεψαν την LFY::HSP90RNA
αποσιώπηση και σε ορισμένεις σειρές οι ανθόμορφες δομές που σχηματίστηκαν
μπόρεσαν να εξελιχθούν σε άνθη. Αυτές οι LFY::HSP90RNAi σειρές
επιλέχτηκαν για περαιτέρω ανάλυση. Οι επικείμενες γενιές παρουσίασαν
εξαιρετικά δραματικούς φαινότυπους τόσο στα κλειστά όσο και στα ανοιχτά
άνθη. Επίσης, η εφαρμογή διαφόρων συνθηκών φωτοπεριόδου επηρέασε
εξαιρετικά το χρόνο άνθισης. Πολλά από τα βασικά συστατικά των μονοπατιών
της άνθισης διαταράχθηκαν. Αν και τα απομονωμένα DNA δείγματα από τις
διαγονιδιακές σειρές έδειξαν τροποποιήσεις στο πρότυπο μεθυλίωσης των
φυτών τόσο στην 5SrRNA ακολουθία όσο και στον LFY προαγωγέα, η άνθιση,
παρ’ ότι διαταραγμένη, προάγεται κάτω από κανονικές συνθήκες ανάπτυξης. Οι
τεχνολογικές προσεγγίσειςτων BiFC και yeast-2-hybrid απέδειξαν ότι οι
HSP90s αλληλεπιδρούν με δύο κυρίαρχους ρυθμιστές και μεσολαβητές της
άνθισης, SOC1 and AGL24.
Τα ευρήματα αυτά αποκαλύπτουν ότι η ανεπάρκεια του συστήματος του
HSP90 μοριακού συνοδού διασπά των αναπαραγωγικό κύκλο των φυτών και
αλλοιώνει τον επιγενετικό έλεγχο.
The HSP90 system is an abundant and highly conserved molecular
chaperone, with key roles in many pathways ranging from cellular
homeostasis and signal transduction to development. However, its
engagement in developmental pathways is poorly understood in plants.
Since there are several members of the Hsp90 gene family, an RNAi
approach was employed in Arabidopsis to comprehensively investigate the
function of HSP90 proteins in a tissue specific manner. The LFY::HSP90RNAi
lines lost their competence to flower suggesting that Hsp90 silencing
compromise the regulatory network that controls the timing and/or the
ability of flowering. However, short heat-shock treatments alleviated the
LFY::HSP90RNA interference and flower-like structures were able to develop
into flowers. These Hsp90 knockdown lines exhibited late flowering and were
chosen for further analysis. Subsequent generations showed extreme bud
and flower phenotypes while flowering time was highly affected in lightdependent
manner.
Many
of
the
key components
of
flowering
pathways
were
disturbed.
Even though transgenic DNA
samples
showed
modifications
on
the
methylation
status
of
the 5SrRNA
sequence
and
the LFY
promoter,
perturbed
flowering
proceeded
under
normal
growing
conditions.
BiFC and
yeast-2-hybrid
approaches
demonstrated
that
HSP90s
interact
with
two
major
flowering
pathway
integrators,
SOC1
and AGL24.
These findings reveal that deficiency in the HSP90 chaperone
machinery disrupts the reproductive cycle and degrades the epigenetic
control. The HSP90 buffering capacity impairment to the point of
canalization distortion is discussed.
