Μελέτη γονιδίων των οποίων τα προϊόντα αλληλεπιδρούν με την πρωτεΐνη SBP (Selenium Binding Protein 1) του Arabidopsis thaliana
Authors: Δερβίση Ειρήνη-Φωτεινή 
Published: November 2021

Οι πρωτεΐνες που δεσμεύουν σελήνιο (SBPs) είναι πρωτεΐνες με πολύ υψηλή συντήρηση και παρούσες σε όλα τα βασίλεια της ζωής. Στον άνθρωπο, οι μελέτες είναι πολυάριθμες και η σημασία τους στη διαδικασία ανάπτυξης κακοηθειών είναι ήδη γνωστή. Στους φυτικούς οργανισμούς έχει φανεί η συμμετοχή της SBP1 στην αντιμετώπιση βιοτικών και αβιοτικών καταπονήσεων. Προηγούμενες μελέτες έχουν αποκαλύψει την πιθανή ικανότητα της SBP1 να αλληλεπιδρά με δεκατέσσερις στο σύνολό τους πρωτεΐνες που σχετίζονται με την μεταφορά πρωτεϊνών μέσω κυστιδίων, την μεμβρανική σύνθεση και τον οξειδωτικό έλεγχο του κυττάρου, υποδεικνύοντας την συμμετοχή της σε ένα νέο πρωτεϊνικό δίκτυο που σχετίζεται με την οξειδωτική καταπόνηση. Σκοπός της συγκεκριμένης διατριβής ήταν η επιβεβαίωση της ύπαρξης του πρωτεϊνικού δικτύου της SBP1 μέσω της μελέτης των πιθανών αλληλεπιδρωσών πρωτεϊνών και της διερεύνησης των αλληλεπιδράσεών τους με αυτή. Έτσι, μελετήθηκαν λεπτομερώς δυο πρωτεΐνες που σχετίζονται με την μεταφορά πρωτεϊνών μέσω κυστιδίων (RD19c) και με την μεμβρανική σύνθεση (DALL3), ενώ μελετήθηκαν και άλλες τρεις πρωτεΐνες (GRXS14, GRXS16, SAH7) ως προς την ικανότητα τους να αλληλεπιδρούν με την SBP1. Η φωσφολιπάση και η πρωτεάση μελετήθηκαν ως προς την ιστοειδική τους έκφραση, όπου η πρώτη εντοπίστηκε στον αγωγό ιστό της ρίζας, στα υδατόδια, στα καταφρακτικά κύτταρα και στο αγγειακό σύστημα των κοτυληδόνων και των πρώτων φύλλων, στο αγωγό σύστημα των ανθήρων, των πετάλων και των κερατίων και στο στίγμα, ενώ η δεύτερη στα καταφρακτικά κύτταρα, στα υδατόδια των κοτυληδόνων και των πρώτων φύλλων, στις τρίχες των πρώτων φύλλων, στον αγωγό ιστό της ρίζας και των πλάγιων ριζών, των πρώτων φύλλων και των κοτυληδόνων, των πετάλων και των ανθήρων καθώς και στη βάση των κερατίων και στους γυρεόκοκκους. Με αυτό τον τρόπο δείχτηκε ότι τα μετάγραφα της DALL3 και της RD19c επάγονται στους ίδιους ιστούς με αυτούς της SBP1, όπως είναι το στίγμα, τα καταφρακτικά κύτταρα και η ρίζα. Επιπλέον, με την μελέτη του υποκυτταρικού τους εντοπισμού ανιχνεύθηκαν η φωσφολιπάση στα πλαστίδια που περιβάλλουν τον αγωγό ιστό και σε αυτά της ακραίας περιοχής της ρίζας, στις πλάγιες ρίζες και στους χλωροπλάστες των καταφρακτικών κυττάρων. Αντίστοιχα, η πρωτεάση εντοπίστηκε στην ακραία περιοχή της κεντρικής ρίζας και των πλάγιων ριζών αλλά και στις τρίχες των πρώτων φύλλων. Ως προς τα επίπεδα έκφρασης, εκτός από αυτές τις πρωτεΐνες, μελετήθηκε και το αλλεργιογόνο SAH7. Παρατηρήθηκε μια συνεχή έκφραση και για τις τρεις πρωτεΐνες με την φωσφολιπάση να έχει μέγιστο στον ιστό της ρίζας αρτιβλάστων 10 ημερών και στα άνθη και ελάχιστο στα αρτίβλαστα 10 ημερών και στα φύλλα ροζέτας. Η πρωτεάση παρουσίασε υψηλότερα επίπεδα έκφρασης στη ρίζα χωρίς όμως στατιστικά σημαντική διαφορά και χαμηλότερα στα άνθη και στα φύλλα ροζέτας, ενώ η SAH7 είχε μέγιστο στις κοτυληδόνες και στο βλαστό αρτιβλάστων 10 ημερών και ελάχιστο στα φύλλα ροζέτας. Επιπρόσθετα, μελετήθηκαν και ως προς την επαγωγή τους στην παρουσία σεληνώδους, σεληνικού και καδμίου, όπου και οι τρεις παρουσίασαν αυξημένα επίπεδα παρουσία σεληνώδους, υποδεικνύοντας την συμμετοχή τους στον μηχανισμό απόκρισης τουλάχιστον αυτής της μορφής σεληνίου. Ο αρχικός έλεγχος των αλληλεπιδράσεων πραγματοποιήθηκε στο σύστημα ζύμης δύο υβριδίων, όπου αποκαλύφθηκε η αλληλεπίδραση και των τεσσάρων πρωτεϊνών που ελέγχθηκαν με την SBP1. Στο ίδιο σύστημα δείχθηκε ότι τα πρώτα 175 αμινοξικά κατάλοιπα της SBP1 είναι απαραίτητα για την αλληλεπίδρασή της με την DALL3 και την RD19c, ενώ τα πρώτα 105 για την αλληλεπίδρασή της με την γλουταρεδοξίνη 14 και το αλλεργιογόνο SAH7. Τέλος, εντοπίστηκε η πρωτεάση RD19c σε κυστίδια, η φωσφολιπάση DALL3 σε δομές που εφάπτονται στους χλωροπλάστες και στα πλαστίδια της ρίζας, τις γλουταρεδοξίνες GRXS14 και GRXS16 στους χλωροπλάστες, το αλλεργιογόνο SAH7 στο ενδοπλασματικό δίκτυο και την SBP1 στον πυρήνα και το κυτταρόπλασμα. Παρά τον διαφορετικό τους υποκυτταρικό εντοπισμό αποκαλύφθηκε ότι οι αλληλεπιδράσεις πραγματοποιούνται in planta. H SBP1 αλληλεπιδρά με την DALL3 σε δομές που εφάπτονται στους χλωροπλάστες, με την RD19c στο κυτταρόπλασμα, την GRXS14 στο κυτταρόπλασμα και τον πυρήνα, ενώ με την GRXS16 μόνο στο κυτταρόπλασμα και τέλος με το SAH7 στο ενδοπλασματικό δίκτυο. Η SBP1 έχει βρεθεί ότι συμμετέχει στις διαδικασίες αποτοξίνωσης του φυτού από την οξειδωτική καταπόνηση και από στην παρούσα διατριβή επιβεβαιώθηκε η ύπαρξη του νέου πρωτεϊνικού δικτύου της SBP1, στο οποίο έχει κυρίαρχο ρόλο και σχετίζεται με την απόκριση του φυτού στην οξειδωτική καταπόνηση.