Charakterystyka mechanizmu degradacji proteasomalnej syntazy ACC typu III-ACS7 u Arabidopsis thaliana
Date
2023
Authors
Advisor
Editor
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Title alternative
Mechanism of proteasomal degradation of the type III ACC synthase 7 in Arabidopsis thaliana
Abstract
Etylen jest hormonem roślinnym, który uczestniczy w kontroli wzrostu i rozwoju roślin. Biosynteza etylenu złożona jest z dwóch prostych reakcji enzymatycznych, z których istotną reakcją jest przekształcenie S-adenozylometioniny w kwas 1-aminocyklopropano-1-karboksylowy przez syntazy ACC. W przedstawionej pracy skupiono się na syntazie ACC typu III- ACS7 u Arabidopsis thaliana, która charakteryzuje się brakiem C-końcowej domeny zawierającej miejsca fosforylacji dla kinaz MAPK oraz CDPK. Celem badań przeprowadzonych w ramach niniejszej pracy jest poznanie mechanizmu regulującego stabilność białka ACS7. Analizy mikroskopowe wykazały, że ACS7 oddziałuje z fosfatazami białkowymi 2C z grupy A - ABI1, ABI2 i HAB1. W celu zbadania miejsc oddziaływania analizowanych PP2C z ACS7 przygotowano fragmenty delecyjne syntazy ACS7. Wykorzystując technikę mBiFC wykazano, że wszystkie formy delecyjne oddziałują z testowanymi PP2C. Dodatkowo, na podstawie wyników analizy BiFC-FRET-FLIM stwierdzono, że reszty aminokwasowe ABI1 W300 oraz I298 są istotne dla oddziaływania z ACS7. Dalsze badania wykazały, że analizowane PP2C są zaangażowane w regulację stabilności ACS7 oraz, że reszty serynowe w sekwencji ACS7: S48 oraz S85 mogą być defosforylowane przez ABI1. Ponieważ, nie jest poznany dokładny mechanizm degradacji proteasomalnej ACS7, skupiono się na identyfikacji potencjalnych miejsc ubikwitynacji. Na podstawie uzyskanych wyników wykazano, że lizyny 238 oraz 384 w sekwencji ACS7 wpływają na stabilność syntazy. Wyniki uzyskane skupiają się na poznaniu molekularnych mechanizmów proteasomalnej degradacji ACS7.
Ethylene controls plant responses to many environmental factors. Ethylene biosynthesis consists of two simple enzymatic reactions, the most important is the conversion of S-adenosylmethionine to 1-aminocyclopropane-1-carboxylic acid by ACC synthases. This work focuses on the type III synthase from Arabidopsis thaliana, ACS7. ACS7 is characterised by the absence of known phosphorylation sites for MAPKs and CDPKs within the C-terminal domain of the protein. The aim of the research carried out in this thesis is to unravel the mechanism that regulates the stability of the ACS7 protein. Microscopic analyses showed that ACS7 interacts with the ABI1, ABI2 and HAB1 protein phosphatases. To identify the sites of interaction between PP2Cs and ACS7, ACS7 synthase deletion fragments were generated. Using the mBiFC technique, all deletion forms were shown to interact with tested PP2Cs. Additionally, using the BiFC-FRET-FLIM method, the amino acid residues ABI1 W300 and I298 were found to be important for the interaction with ACS7. Further studies it was shown that protein phosphatases are involved in regulating the stability of ACS7. Next, potential serine residues, S48 and S85, that could be dephosphorylated by the ABI1 were identified. Since the exact mechanism of proteasomal degradation of ACS7 is unknown, the focus was on identifying potential ubiquitination sites. Based on the results of the research presented in this thesis, it was shown that lysine 238 and 384 in the ACS7 sequence affect the stability of the synthase. The work results in a focus on understanding the molecular mechanisms of proteasomal degradation of the key enzyme in ethylene biosynthesis – ACS7.
Description
Wydział Biologii
Sponsor
Środki finansowe na realizację niniejszej rozprawy doktorskiej uzyskano w ramach:
1. Projektu finansowanego przez Narodowe Centrum Nauki:
nr UMO-2014/15/B/NZ3/00358 „Kierowanie białka do degradacji-nowa funkcja fosfatazy białkowej ABI1 w regulacji biosyntezy etylenu”.
2. Grantu Dziekana Wydziału Biologii UAM: nr GDWB-02/2017 „Analiza oddziaływań między fosfatazą białkową ABI1 PP2C i syntazą ACS7”.
3. KNOW Poznańskiego Konsorcjum RNA (01/KNOW2/2014).
4. Narodowego Centrum Badań i Rozwoju: projekt „Paszport do przyszłości-Interdyscyplinarne studia doktoranckie na Wydziale Biologii UAM” (POWR.03.02.00-00-I006/17).
Keywords
ACS7, fosfatazy białkowe PP2C, ABI1ubikwitynacji, degradacja proteasomalna, protein phosphatase 2C, ABI1, ubiquitination, proteasomal degradation