Έλεγχος της επίδρασης των μεταγραφικών προσαρμοστών GCN5 και ADA2b στη σηματοδότηση της αυξίνης και της κυτοκινίνης κατά την αύξηση της ρίζας του Arabidopsis thaliana
Creators: name: Τσιλιμίγκα, Φωτεινή Βασιλείου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2020
Subjects: Ρίζα στο Arabidopsis thaliana
GCN5/ADA2b
Αυξίνη και Κυτοκινίνη
Root of Arabidopsis thaliana
Auxin and Cytokinin

description: Η GENERAL CONTROL NON DEREPRESSIBLE 5 (GCN5) είναι μία ακετυλοτρανσφεράση των ιστονών που στοχεύει σε μεγάλο αριθμό γονιδίων και απαιτείται για την ακετυλίωση του Ν-τελικού άκρου των καταλοίπων λυσίνης της ιστόνης H3 στο Arabidopsis. Η GCN5 δρα μέσω πολυπρωτεϊνικών συμπλόκων όπως το SAGA και ADA και αλληλεπιδρά άμεσα με τον μεταγραφικό προσαρμοστή ADA2b, ο οποίος ενισχύει τη δράση της. Μεταλλάξεις στα GCN5 και ADA2b οδηγούν σε πλειοτροπικούς φαινοτύπους, όπως παραλλαγές στον τρόπο ανάπτυξης της ρίζας. Η αυξίνη και η κυτοκινίνη είναι από τις κύριες φυτικές ορμόνες που ελέγχουν την ανάπτυξη της ρίζας ρυθμίζοντας το πρότυπο της γονιδιακής έκφρασης. Η αυξίνη μετακινείται πολικά κατά την αύξηση του Arabidopsis μέσω και των πρωτεϊνών μεταφοράς αυξίνης PIN. Προκειμένου να κατανοηθεί ο ρόλος των GCN5 και ADA2b στη σηματοδότηση και μεταφορά της αυξίνης και της κυτοκινίνης σε νεαρά στάδια αύξησης της ρίζας, οι διαγονιδιακές σειρές DR5rev::GFP, PIN1::PIN1-GFP και TCS::GFP εισήχθησαν σε μεταλλάγματα gcn5-1, ada2a-2ada2b-1 και ada2b-1. Παρατηρήθηκε μειωμένη σηματοδότηση τόσο της αυξίνης όσο και της κυτοκινίνης στη ρίζα των gcn5-1, ada2a-2ada2b-1 και ada2b-1 σε σχέση με τον άγριο τύπο. Επιπλέον, η έκφραση της PIN1 ήταν μειωμένη τόσο σε έκταση όσο και σε ένταση στη ρίζα των gcn5-1 και ada2b-1 συγκριτικά με του αγρίου τύπου. Η μελέτη της γονιδιακής έκφρασης στη ρίζα έδειξε ότι τόσο στο gcn5-1 όσο και στο ada2b-1, γονίδια που σχετίζονται με την ομοιόσταση και τη μεταφορά της αυξίνης και της κυτοκινίνης μειορρυθμίζονται σε σχέση με τον άγριο τύπο. Παράλληλα έγινε εφαρμογή εξωγενούς αυξίνης σε μεταλλάγματα ada2a-2ada2b-1 και ada2b-1 που έφεραν τη διαγονιδιακή σειρά TCS::GFP, προκειμένου να μελετηθεί ο ρόλος των GCN5 και ADA2b στη σχέση μεταξύ αυξίνης και κυτοκινίνης. Η μειωμένη σηματοδότηση της κυτοκινίνης στη ρίζα των ada2a-2ada2b-1 και ada2b-1 δε διαφοροποιήθηκε μετά τη χορήγηση της αυξίνης, σε αντίθεση με τον άγριο τύπο, όπου η σηματοδότηση αυξήθηκε, υποδηλώνοντας ότι η επαγόμενη αυτή αύξηση της σηματοδότησης της κυτοκινίνης από την αυξίνη εξαρτάται από τη δράση των μεταγραφικών προσαρμοστών GCN5 και ADA2b. Συμπερασματικά, οι GCN5 και ADA2b αποτελούν θετικούς ρυθμιστές της σηματοδότησης της αυξίνης, ρυθμίζοντας τη μεταφορά της μέσω της PIN1, αλλά και της σηματοδότησης της κυτοκινίνης στη ρίζα.
description: GENERAL CONTROL NON DEREPRESSIBLE 5 (GCN5) is a histone acetyltransferase that targets a large number of genes and is essential for the acetylation of N-terminal of Lysine residues in histone H3 in Arabidopsis. GCN5 interacts with the transcriptional coactivator ADA2b, which enhances its activity, as part of multiprotein complexes, such as SAGA and ADA. Mutations in GCN5 and ADA2b result in pleiotropic phenotypes including alterations in the growth of roots. Auxin and cytokinin regulate root development by modulating gene expression patterns. Auxin moves polarized during plant growth via auxin transport proteins PIN. In order to study the effects of GCN5 and ADA2b on the distribution of auxin and cytokinin at different stages of early root growth, the transgenic lines DR5rev::GFP, PIN1::PIN1-GFP and TCS::GFP were introduced into gcn5-1, ada2a-2ada2b-1 and ada2b-1 mutants. Both auxin and cytokinin signaling were reduced in gcn5-1, ada2a-2ada2b-1 and ada2b-1 relative to wild type roots. Moreover, PIN1 expression was reduced as far as both intensity and extent in the roots of gcn5-1 and ada2b-1 compared to the wild type. Gene expression analysis showed that genes associated with auxin and cytokinin homeostasis and transport are downregulated in the roots of both gcn5-1 and ada2b-1 mutants relative to the wild type. Furthermore, exogenous auxin was performed in ada2a-2ada2b-1 and ada2b-1 mutants, which carried the transgenic line TCS::GFP, in order to study the role of GCN5 and ADA2b in the relationship between auxin and cytokinin in roots. The reduced cytokinin signaling in the ada2a-2ada2b-1 and ada2b-1 mutants was not affected by auxin treatment. By contrast cytokinin signaling was increased in wild type roots, indicating that this induced increase depends on the action of the transcriptional coactivators GCN5 and ADA2b. In conclusion, GCN5 and ADA2b act as positive regulators of auxin and cytokinin signaling and promote auxin transport to the roots via PIN1 proteins.