Transkrypcyjna i potranskrypcyjna regulacja ekspresji genu PHOSPHATE 2 (PHO2) w jęczmieniu
Loading...
Date
2021
Authors
Advisor
Editor
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Title alternative
Transcriptional and post-transcriptional PHOSPHATE 2 (PHO2) gene expression regulation in barley
Abstract
Jedną z podstawowych strategii roślin przystosowanych do bytowania w zmiennych warunkach stężenia fosforu nieorganicznego (Pi) w glebie jest regulacja wykorzystująca proces degradacji białek determinujący liczbę transporterów fosforanowych (PHT) wysycających błony komórkowe. W tym procesie uczestniczy m.in. białko kodowane przez gen PHOSPHATE 2 (PHO2). PHO2 jest enzymem typu E2 (UBC24) sprzęgającym ubikwitynę, który razem z odpowiednią ligazą typu E3 kieruje białka docelowe na szlak degradacji. Czteroczęściowa praca doktorska w sposób wieloaspektowy poddaje analizie mechanizmy molekularne zaangażowane w homeostazę fosforanową jęczmienia. Wyniki uzyskane w ramach rozprawy doktorskiej pozwoliły na identyfikację oraz charakterystykę nowych czynników transkrypcyjnych, które nie były dotąd rozważane jako potencjalne białka regulujące ekspresję genu PHO2 w jęczmieniu. Przeprowadzone badania doprowadziły do odkrycia możliwej regulacji transkrypcji genu PHO2 poprzez wiązanie się białek PHR1/APL do motywów P1BS oraz P-responsive PHO element obecnych w obrębie rejonu 5’-UTR. Ponadto scharakteryzowano pulę małych RNA oraz mRNA zaangażowanych w odpowiedź jęczmienia na stres niedoboru fosforu za pomocą technik głębokiego sekwencjonowania. Informacje te mogą być niezwykle ważne z punktu widzenia zarówno ograniczenia zasobów fosforu na świecie jak i usuwania nadmiaru fosforu z gleby w celu zapobieżenia zanieczyszczeniu wód. Dodatkowo w znaczący sposób poszerzają obecny stan wiedzy na temat procesów warunkujących tolerancję roślin na niedobór fosforanów w podłożu.
One of the basic strategies of plants adapted to living in conditions of inorganic phosphate (Pi) deficiency in soil is to regulate the level of proteins, including phosphate transporters (PHT), by molecular pathway, which results in a variable number of phosphate transporters saturating cell membranes. The gene encoding protein PHOSPHATE 2 (PHO2) is responsible for this process. PHO2 is an E2-type (UBC24) ubiquitin-conjugating enzyme which, together with the appropriate E3-type ligase, directs target proteins down the degradation pathway. The four-part doctoral dissertation analyzes the molecular mechanisms involved in barley Pi homeostasis in a complex manner. The results obtained during the doctoral dissertation allowed for the identification and characterization of new transcription factors that have not been considered as potential proteins regulating the expression of the PHO2 gene in barley. The conducted research led to the discovery of possible regulation of PHO2 gene transcription by binding of PHR1 / APL proteins to P1BS and P-responsive PHO element motifs present within the 5'-UTR region. In addition, the pool of small RNAs and mRNAs involved in the barley response to Pi deficiency stress were characterized using deep sequencing techniques. This information can be essential both in terms of reducing the world's phosphorus resources and removing excess phosphorus from the soil to prevent water pollution. In addition, the results significantly expand the current state of knowledge about the processes determining the tolerance of plants to the Pi deficiency.
One of the basic strategies of plants adapted to living in conditions of inorganic phosphate (Pi) deficiency in soil is to regulate the level of proteins, including phosphate transporters (PHT), by molecular pathway, which results in a variable number of phosphate transporters saturating cell membranes. The gene encoding protein PHOSPHATE 2 (PHO2) is responsible for this process. PHO2 is an E2-type (UBC24) ubiquitin-conjugating enzyme which, together with the appropriate E3-type ligase, directs target proteins down the degradation pathway. The four-part doctoral dissertation analyzes the molecular mechanisms involved in barley Pi homeostasis in a complex manner. The results obtained during the doctoral dissertation allowed for the identification and characterization of new transcription factors that have not been considered as potential proteins regulating the expression of the PHO2 gene in barley. The conducted research led to the discovery of possible regulation of PHO2 gene transcription by binding of PHR1 / APL proteins to P1BS and P-responsive PHO element motifs present within the 5'-UTR region. In addition, the pool of small RNAs and mRNAs involved in the barley response to Pi deficiency stress were characterized using deep sequencing techniques. This information can be essential both in terms of reducing the world's phosphorus resources and removing excess phosphorus from the soil to prevent water pollution. In addition, the results significantly expand the current state of knowledge about the processes determining the tolerance of plants to the Pi deficiency.
Description
Wydział Biologii
Sponsor
Keywords
homeostaza fosforanowa, jęczmień, gene expression regulation, PHO2, RNA-Seq, phosphate homeostasis, barley, regulacja ekspresji genów, PHO2, RNA-Seq