1 / 28

Transport látek xylémem/floémem

Transport látek xylémem/floémem. Transportéry. Transportéry a jejich role u „ mix/apoplastic loaders/unloaders “. Sacharózové transportéry (SUC, SUT (např. AtSUC1, HvSUT4 ).

jess
Download Presentation

Transport látek xylémem/floémem

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Transport látek xylémem/floémem

  2. Transportéry Transportéry a jejich role u „mix/apoplastic loaders/unloaders “ Sacharózové transportéry (SUC, SUT (např. AtSUC1, HvSUT4 ) • Nakládánído floému, vykládánído určitých sinků (svěrací buňky, vyvíjející se pylová zrna, vyvíjející se embrya /semena, na sacharidy bohaté plody… ) Expreseve zdrojových listech, většina v sincích, exprese některých genů vázaná pouze na určité pletivo (např.NtSUT3 jen v pylu a pylových láčkách) Účastní se také výměny látek při symbióze (mykorhiza, Rhizobium), ale i při napadení patogenem. Směr transportu sacharózy může být pravděpodobně měněn a závisí na sacharózovém gradientu, pH a transmembránovém potenciálu. Definitivní důkaz účasti transportéru při nakládání do floému: SUT1 u bramboru v antisence orientaci (také u Arabidopsis a tabáku) Kühnetal., 2003 Blokování transportu z listů zvýšení konc. sacharózy a škrobu v listech - omezení růstu, chlorotické léze, menší semena, časná senescence

  3. 4 jedno a dvouděložné 1 dvouděložné dvouděložné 5 jednoděložné 3 jednoděložné 2 jednoděložné jedno a dvouděložné jedno- i dvouděložné Fylogenetický strom sacharózových transportérů Sauer, 2007, Payyavula et al., 2011 Kühn a Grof, 2010 Transport sacharózy- kotransport s H+

  4. 4 jedno a dvouděložné 1 dvouděložné 5 jednoděložné 3 jednoděložné 2 jedno a dvouděložné Fylogenetický strom sacharózových transportérů Sauer, 2007 Kühn a Grof, 2010 Transport sacharózy- kotransport s H+

  5. Malé rodiny SUT:(Arabidopsis 9genů – dva pseudogeny,, 7 transportéry, podle podobnosti spadají do tří subrodin, rýže 5 genů ) Subrodina 1:dvouděložné - vysoká afinita, - exprese v CC nebo SE buňkách (AtSUC1, AtSUC2, AtSUC5, AtSUC8, AtSUC9,) Subrodina 3:jednoděložné - vysoká afinita, exprese v CC nebo SE buňkách ( AtSUT2) prodloužená centrální smyčka, lokalizace do CC a SE zdroje ve vegetativních sincích Subrodina 2 jednoděložné dvouděložné nižší afinita AtSUT2 senzor ? Subrodina 4: ( AtSUT4) Vakuoly, plasmalema ? AtSUC 2 AtSUC4 Subrodina 5: jen necharakterizované transportéry jednoděložných Některé SUT nejsou specifické pro transport sacharózy, transportují také např. maltózu, turanózu, některé glukosidy, nebo i syntetické deriváty jako sukralóza – chlorovaná sacharóza, ne rafinózu Všechny dosud charakterizované … H+ sympotréry se stechiometrií 1:1 • rodina transportérů SWEET Usnadněná difúze, 7 transmembránových domén.. (A. thalina 17 genů) Otázka ???Jak je transportována sacharóza do vakuoly ??? Kühn a Grof, 2010; Schneider et al., 2012; Doidy et al., 2012; Doidy et al., 2012

  6. Transportéry Regulace SUT/SUC Sacharózový transport přísně regulován • Regulace s vývojem listu : mladý list 0 exprese, vývoj listu  exprese (vodivá pletiva), začíná v listových špičkách – pokračuje k bázi. Neúplná vazba na vývoj vodivého pletiva – zastínění - 0 exprese. • Regulace exprese pod kontrolou přísunu asimilátů z MC • Aktivita nepřímo úměrná turgorovému tlaku v SE Za sucha --  pokles tlaku…  aktivity transportérů… stabilizace tlakového gradientu Při nedostatečném přísunu asimilátů pokles tlaku kompenzován akumulací iontů • regulace vnějšími podmínkami – teplotou, světelnými podmínkami, fotoperiodou, stresem, napadením patogenem..

  7. Mechanismy regulace SUT/SUC • regulace exprese • regulace na posttranskripční úrovni- regulace pomocí miRNA (u všech At SUT s výjimkou At SUT2 a AtSUT4) Regulační role StSUT4 .. (ovlivnění kvetení a tuberizace) • fosforylace proteinu (AtSuc 5; AtSUC1) • redox-regulace – cílení a dimerizace při oxidativním prostředí- zvýšení aktivity (StSUT1, LeSUT1) • regulace interakcí protein-protein (interakce s proteiny v membráně, ale i v ER) • Předpokládá se regulace fytohormony (ABA), ale mechanizmus ???

  8. Transport StSUT1mRNA/SUT1 do SE Předpoklad : transport SUT do SE je předmětem regulace SUT1 mRNA několika druhů nalezena ve floémové tekutině ??? Mobilní signál ?? Kühn and Grof, 2010

  9. Př.: Regulace kvetení a tuberizace u bramboru StSUT4 působí - • Přes StSUT1 na export sacharózy z listů • Přes COL3 na syntézu mobilního signálu FT • Přes ovlivnění syntézy giberelinů Chincinska et al., 2008

  10. Transportéry Monosacharidové transportéry Arabidopsis Hexózové transportéry Dvě genové rodiny: • rodina monosacharidových (MST) transportérů Regulace cytosolické koncentrace redukujících cukrů Hexózové transportéry se většinou přímo transportu na dlouhou vzdálenost neúčastní ALE!!! Nepřímo jej výrazně ovlivňují Arabidopsis : MST transportéry- genová rodina o 53 členech ! Thompson, 2006 Slewinski, 2011

  11. Fylogenetický strom monosacharidové transportéry • 53 genů Arabidopsis (černá) • genů Medicagotrunculata (modrá) • 68 genů rýže (červená) GSL =ERD Doidy et al., 2012

  12. Transportéry Hexózové transportéry MST lze rozdělit do 7skupin (uvnitř skupiny podobnost 42-96%), 12 transmembránových domén Skupina 1. Nejlépe prostudovaná skupina (značeníSTP-sugar transportprotein ) – Arabidopsis 14 genů hexózové transportéry plazmatické membrány, H+ symportéry, transport hexóz z apoplastického prostoru do buněk AtSTP1, vysoká afinita, transportuje monosacharidy, ne fruktózu lokalizace: klíčící semena; kořeny semenáčků; svěrací buňky děloh, listy růžice, stonky, kališní lístky exprese: stoupá za tmy, denní rytmus s vrcholem kolem poledne :H+ symportéry Vysoká afinita (kromě AtSTP3) Široké spektrum monosacharidů (kroměAtSTP9 a AtSTP14) Role ve vývoji sinků (kromě AtSTP3) AtSTP 2 lokalizace: pyl, AtSTP 6lokalizace: pyl AtSTP 9lokalizace: pyl (jediný specifický pro glukózu) AtSTP 3: nízká afinita lokalizace: zelená pletiva, poranění, útok patogena AtSTP 11: lokalizace: pyl AtSTP 4 : vysoká afinita lokalizace: špičky kořenů, pylové láčky, listy, exprese stoupá po poranění a napadení patogenem AtSTP 13: lokalizace: vodivá pletiva korunních lístků, indukce během PCD AtSTP 14: specificky transportuje galaktózu Transportované cukry: glukóza, fruktóza, galaktóza, manóza, xylóza

  13. Transportéry Skupina 2:VGT(Vacuolar glucose transporters)- Arabidopsis 3 geny, transportuje glukózu AtVGT 1 a 2 na tonoplastu antiport s H+ AtVGT 3 ? chloroplast Skupina 3: TMT– (tonoplast monosaccharidetransporters)– Arabidopsis3 geny, tonoplastové glukózové transportéry, transport za stresových podmínek Skupina 4:pGlcT– plastidové glukózové transportéry Arabidopsis4 geny Možná spražený transport s H+, u jednoho prokázána lokalizace na Golgi, (Přes vysokou identitu- různé funkce) Skupina 5: PMT(Polyol/monosacharide transporters) Arabidopsis6 genů Transportují širokou škálu polyolů a monosacharidů, sorbitol, manitol, xylitol, xylóza, glukóza, fruktóza, galaktóza Skupina 6:INT (Inositol transporters) Arabidopsis 4 geny vysoce specifické myo-inositol/H+ symportery na membráně, na tonoplastu, exprese v pylu a v CC , pravděpodobně ? syntéza RFO Skupina 7:ERD-like – (early-responsive to dehydratation)- pasivní ale selektivní, glukóza, fruktóza, galaktóza, manóza, xylóza, nejméně znalostí, mobilizace výtok z vakuoly Arabidopsis19 genů SWEET-malé proteiny (Arabidopsis -17 genů), 7 trasnsmembránových domén, oboustanný uniport glukózy, lokalizace na plazmatické membráně, Slewinski, 2011

  14. ERD Doidy et al., 2012

  15. Transportéry Cukr v xylému Hexózové transportéry nalezeny v xylému V zimě - floémový tok téměř zastaven, rostliny v dormanci sacharidy v xylému, prevence proti zmrznutí a poškození Na jaře – obnova funkce (embolismus) – transport mobilizovaných zásob v kmeni a kořenech Javor cukrový

  16. Transportéry • ???? Otázky kolem hexózových transportérů • Jak se děje transport do vakuoly ??? • Proč tolik různých transportérů v pylu? • Proč v pylu hexózové transportéry ? • Jak fruktóza z rozštěpené sacharózy vstupuje do buňky ? • Jak se liší funkce u těch lokalizovaných na stejné místo ? • Regulace jak na transkripční, tak post-transktipční úrovni ? • Malý efekt vyřazení jednotlivých transportérů ??? • Jak je zajištěn transport glukózy přes plastidové membrány ??? • Jak jsou vykládány RFO .. účast hexózových transportérů ???

  17. Transportéry Př.:Transgenní rostliny bramboru Transport z listu (nakládání do floému) apoplastem nebo symplastem ?

  18. Transportéry Př.:Transgenní rostliny bramboru Transport z listu (nakládání do floému) apoplastem nebo symplastem ? transformace : exprese invertázy v buněčné stěně ve zdrojovém listu MC floém sacharóza invertáza hexózy Redukovaný růst kořenů Redukovaný výnos hlíz Hromadění cukrů a škrobu v listech Transport do floému za účasti apoplastu, transport sacharózy

  19. Transportéry Př.:Transgenní rostliny bramboru Transport z listu (nakládání do floému) apoplastem nebo symplastem ? Transport asimilátů (vykládání floému) do buněk sinku ?? transformace : exprese invertázy v buněčné stěně ve zdrojovém listu MC floém sacharóza invertáza hexózy Redukovaný růst kořenů Redukovaný výnos hlíz Hromadění cukrů a škrobu v listech Transport do floému za účasti apoplastu, transport sacharózy

  20. Transportéry Př.:Transgenní rostliny bramboru Transport z listu (nakládání do floému) apoplastem nebo symplastem ? Transport asimilátů (vykládání floému) do buněk sinku ?? transformace : exprese invertázy v buněčné stěně ve zdrojovém listu transformace : exprese invertázy v buněčné stěně v sinku- hlíze MC floém floém parenchym sacharóza sacharóza invertáza invertáza hexózy hexózy Redukovaný růst kořenů Redukovaný výnos hlíz Hromadění cukrů a škrobu v listech Zvýšená akumulace hexóz Zvýšení výnosu hlíz Transport do floému za účasti apoplastu, transport sacharózy Transport do sinku – účast apoplastu, transport hexóz inhibice sacharózového transportéru v sinku  mírný  výnosu Př. : kukuřice – mutant bez invertázové aktivity v sinku maličká semena

  21. Transportéry sacharidů a interakce – rostlina houba

  22. Protonové pumpy: H+ ATPázy plazmatické membrány • Podmiňují sekundární aktivní transport přes membrány • Účastní se kontroly získávání a rozdělování živin po rostlině Arabidopsis thaliana (AHA) Otázka ? Jedna buňka může mít i několik isoforem genů ? Proč ? AHA 1– všude, více v nadzemních částech AHA 2– všude, více v kořenech AHA 3 – všude, zejména v CC AHA 4 – všude, hlavně v endodermis v kořenech AHA 5 - nízká exprese všude, snad specif. pro svěrací. b. Svěrací buňky :Vicia faba, tabák: 2 isoformy Arabidopsis – všech 11, nejvíc AHA 1,2,5 AHA 6 - prašníky AHA 7 – výhradně pyl Změny aktivity v závislosti na vnějších faktorech: Aktivace: salinita, chladová aklimace Inhibice: houbové elicitory, nízká teplota, vyčerpání cukrů AHA 8 – výhradně pyl AHA 9 - prašníky AHA 10 – nejvíce v šešulích AHA 11 – všude Regulace exprese na úrovni transkripce/ translace: velmi malá !!! AHA 12 – pseudogen, pylu Hlavní regulace : posttranslační změny !

  23. Transport látek floémem Posttranslační změny • Fosforylace/defosforylace • Fosforylace C-koncové domény Vazba 14-3-3 proteinu aktivace N-doména vážící nukleotid A - řídící doména P- fosforylační doména Padersenetal., 2007

  24. Transport látek floémem Posttranslační změny • Fosforylace/defosforylace • Fosforylace C-koncové domény Vazba 14-3-3 proteinu aktivace Hexamer: ATPáza + 14-3-3 protein Ottmann et al., 2007

  25. Transport látek floémem Otázka ? Proč regulace na úrovní posttranslační ?? Posttranslační změny • Fosforylace/defosforylace • Fosforylace C-koncové domény Vazba 14-3-3 proteinu aktivace • Modulační fosforylace Hexamer: ATPáza + 14-3-3 protein • Inhibiční fosforylace Ottmannetal., 2007 • Změna množství enzymu Otázka ? Jaké kinázy a fosfatázy? Jaká jejich regulace ?? • Změna lokalizace v membráně

  26. Zdrojová buňka periferní V1 –8 subjednotek (A,B,C,D,E,F,G,H) integrální V0- 6subjednotek a,c,c´c´´, d,e) Nedostatečné informace o tonoplastových transportérech, exprese identifikovaných hlavně v sincích, Transport do vakuoly Aktivní transport do vakuoly … závislý na protonovém gradientu (transport antiportem s H+) důležitá role H+ pump Vakuolární H+-ATPázy („starší“ a komplikovanější ) V1 - hydrolýza ATP V0 - translokace protonu. dva komplexy Subjednotky – s výjimkou subjednotek „VHA-a“ a „WHA-c“ jsou ostatní subjednotky často kódovány jedním genem Ztrátové mutace některých genů se projeví významně, jiné se téměř neprojeví Lokalizace také na Golgi Interace subjednotky A s 14-3-3 proteinem závislá na fosforylaci AHA-B1 nalezena v jaderném komplexu s HXK ! Účastní se glukózové signalizace

  27. Zdrojová buňka Vakuolární H+-PPázy (H+ pyrofosfatázy) Jedna subjednotka, funkční homodimer ??? Jaký je fyziologický význam těchto rozdílů v citlivosti?? lokalizace: vakuola, Golgi, plazmatická membrána Dva typy – typ I – závislá na K+ v cytosolu, mírně citlivá k Ca2+ inhibici typ II – necitlivá k K+, extrémně citlivá k Ca2+ inhibici Oba typy vyžadují Mg2+ jako kofaktor Nalezen interakční motiv pro vazbu s 14-3-3 proteinem

  28. Zdrojová buňka A B Vakuolární H+-PPázy (H+ pyrofosfatázy) Jedna subjednotka, funkční homodimer ??? Jaký je fyziologický význam těchto rozdílů v citlivosti?? lokalizace: vakuola, Golgi, plazmatická membrána Dva typy – typ I – závislá na K+ v cytosolu, mírně citlivá k Ca2+ inhibici typ II – necitlivá k K+, extrémně citlivá k Ca2+ inhibici Oba typy vyžadují Mg2+ jako kofaktor Nalezen interakční motiv pro vazbu s 14 -3-3 proteinem, ??? Jaké další funkce?? ?? Ovlivňuje přesun PM H+-ATPáz na plazmatickou membránu. ?? Vysoká citlivost k IAA ?? Přenos IAA signálu ??? ?? Aktivace ostatních H+ pump ?? Př:Rajče s expresí H+ PPázy typu I z Arabidopsis: Odolnost k nedostatku vody, patrně díky většímu rozvoji kořenového systému, podobné výsledky i u jiných rostlin. Př: Arabidopsis, H+ PPáza typu I, A – nadexprese B – ztrátová mutace ! U jiných ekotypů výrazně menší odezva

More Related