Вивчення функціональної ролі фосфорилювання мікротрубочок в рослинній клітині

АНОТАЦІЯ

Шеремет Я.О. Вивчення функціональної ролі фосфорилювання мікротрубочок в рослинній клітині. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата біологічних наук за спеціальністю 03.00.11 - цитологія, клітинна біологія, гістологія. - ДУ “Інститут харчової біотехнології та геноміки НАН України”, Київ, 2010.

У дисертаційній роботі викладено результати досліджень впливу інгібіторів серин/треонінових протеїнкіназ (циклін- та СаІ?-кальмодулін-залежних протеїнкіназ, протеїнкінази С) і протеїнфосфатаз, а також тирозинкіназ і тирозинфосфатаз на проходження мітозу клітин синхронізованої суспензійної культури тютюну BY-2, ріст і морфологію первинного кореня Arabidopsis thaliana та організацію різних типів побудов мікротрубочок у клітинах синхронізованої суспензійної культури тютюну BY-2 і клітинах різних ростових зон первинного кореня A. thaliana.

Встановлено, що зміна організації мікротрубочок у клітинах первинного кореня A. thaliana внаслідок інгібування серин/треонінових протеїнкіназ пов'язана із відповідними порушеннями росту та морфології кореня. Показано, що процес проходження мітозу, зокрема профази, є чутливим до рівня фосфорилювання по залишках серину та треоніну. Виявлено, що рівень фосфорилювання білків мікротрубочок по залишках тирозину приймає участь в регуляції процесів диференціації кореня A. thaliana та впливає на проходження мітозу в клітинах синхронізованої суспензійної культури BY-2. Доведено за допомогою імунофлуоресцентної мікроскопії наявність фосфорилювання білків мікротрубочок за тирозином в рослинній клітині. Виявлено функціональний взаємозв'язок між рівнем фосфорилювання білків мікротрубочок по залишках тирозину та чутливістю кортикальних мікротрубочок до дії холоду.

Ключові слова: мікротрубочки, фосфорилювання по залишках серину/треоніну та тирозину, протеїнкінази, протеїнфосфатази, інгібітори, рослинна клітина.

АННОТАЦИЯ

Шеремет Я.А. Исследование функциональной роли фосфорилирования микротрубочек в растительной клетке. - Рукопись.

Диссертация на соискание ученой степени кандидата биологических наук по специальности 03.00.11 - цитология, клеточная биология, гистология. - ГУ “Институт пищевой биотехнологии и геномики НАН Украины”, Киев, 2010.

В диссертационной работе представлены результаты исследований влияния разных концентраций ингибиторов серин/треониновых протеинкиназ (циклин- и СаІ?-кальмодулин-зависимых протеинкиназ и протеинкиназы С) и протеинфосфатаз, а также тирозинкиназ и тирозинфосфатаз на прохождение митоза клеток синхронизированной суспензионной культурой табака BY-2, рост и морфологию первичного корня Arabidopsis thaliana и организацию разных типов построений микротрубочек в клетках синхронизированной суспензионной культуры табака BY-2 и клетках разных ростовых зон первичного корня A. thaliana.

Установлено, что изменение организации микротрубочек в клетках первичного корня A. thaliana вследствие ингибирования серин/треониновых протеинкиназ связана с соответствующими нарушениями роста и морфологии корня. Показано, что процесс прохождения митоза, в частности профазы, является чувствительным к уровню фосфорилирования по остаткам серина и треонина. Выявлено, что уровень фосфорилирования белков микротрубочек по остаткам тирозина принимает участие в регуляции процессов дифференциации корня A. thaliana и влияет на прохождение митоза в клетках синхронизированной суспензионной культуры BY-2. Доказано с помощью иммунофлуоресцентной микроскопии наличие фосфорилирования белков микротрубочек по тирозину в растительной клетке. Обнаружено функциональную взаимосвязь между уровнем фосфорилирования белков микротрубочек по остаткам тирозина и чувствительностью кортикальных микротрубочек к действию холода.

Ключевые слова: микротрубочки, фосфорилирование по остаткам серина/треонина и тирозина, протеинкиназы, протеинфосфатазы, ингибиторы, растительная клетка.

ABSTRACT

Sheremet Ya.O. Investigation of functional role of microtubules phosphorylation in plant cells. - Manuscript.

A thesis for the candidate of biological sciences degree (specialty 03.00.11 - cytology, cell biology, histology). - Institute of Food Biotechnology and Genomics, National Academy of Sciences of Ukraine, Kyiv, 2010.

The thesis is dedicated to the investigation of the effects of inhibitors of serine/threonine Са²⁺-dependent (Са²⁺-calmodulin dependent protein kinases, protein kinase C) and cyclin-dependent protein kinases and also tyrosine kinases as well as serine/threonine and tyrosine phosphatases on mitosis progression in cells of synchronized tobacco BY-2 suspension culture, Arabidopsis thaliana primary root growth, morphology and organization of different microtubular arrays in cells of synchronized suspension BY-2 culture and in cells of different growth zones of A. thaliana primary root. Stably transformed lines of A. thaliana (GFP-MAP4) and suspension BY-2 culture (GFP-MBD) for in vivo study of the microtubular organization in different types of plant cells were used in this research.

It was found that alterations of microtubules organization in primary root cells as a result of inhibition of cyclin- and Са²⁺-calmodulin dependent protein kinases and also protein kinase C led to subsequent disturbances in primary root growth and differentiation. The mitosis transition in synchronized BY-2 cells was sensitive to the level of phosphorylation on serine/threonine residues. Inhibition of cyclin-dependent protein kinases and protein kinase C led to the retardation of the interphase/prophase transition.

We showed an important role of tyrosine phosphorylation in the maintenance of the microtubules organization in A. thaliana primary root cells. It was found that phosphorylation of microtubular proteins on tyrosine residues participate in the regulation of A. thaliana primary root differentiation process. In synchronized BY-2 suspension cells inhibition of tyrosine kinases caused no visible disturbances of microtubular organization but have reduced the frequency of the mitotic figures occurrence. It is suggested that the decrease of tyrosine phosphorylation level could cause the slowing down of the interphase/prophase transition. Probably this is the result of alterations in dynamic parameters of plant microtubules in dividing cells via regulation of phosphorylation level of microtubular proteins during cell cycle specific stages transition.

Immunofluorescence microscopy employing polyclonal anti-phosphotyrosine (P-Tyr), monoclonal anti-б-tubulin (TU-01) and anti-в-tubulin (TUB 2.1) antibodies revealed tyrosine phosphorylation of cortical and mitotic microtubules in Arabidopsis cells. Anti-phosphotyrosine antibody staining was markedly enhanced if the cells were pretreated with sodium orthovanadate, a potent inhibitor of protein tyrosine phosphatases. As a result, we have established a certain functional interaction between the levels of phosphorylation on tyrosine residues and sensitivity of cortical microtubules to cold.

Key words: microtubules, phosphorylation on serine/threonine and tyrosine residues, protein kinases, protein phosphatases, inhibitors, plant cell.

Размещено на Allbest.ru