Dokument: Identifizierung und Charakterisierung von Signaltransduktionselementen der 2‐Cys‐Peroxiredoxin A Regulation in Arabidopsis thaliana 

Titel:	Identifizierung und Charakterisierung von Signaltransduktionselementen der 2‐Cys‐Peroxiredoxin A Regulation in Arabidopsis thaliana
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=20403
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20120131-095759-2
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Hiltscher, Heiko [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 11,12 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 30.01.2012 / geändert 30.01.2012
Stichwörter:	Oxidativer Stress, retrograde Signaltransduktion, Peroxiredoxine, 2-CPA, rimb1, rimb6
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 540 Chemie
Beschreibungen:	In der Mutante rimb1kann das antioxidativ wirkende Gen 2‐CPA aufgrund eines mutierten Signaltransduktionselements nur niedrig exprimiert werden. Die rimb1‐Mutation wurde auf dem Gen At1g32230 kartiert; ein Tryptophan‐Codon an Position 254 ist zu einem STOP‐Codon mutiert. At1g32230 ist als RADICAL‐INDUCED CELL DEATH1 oder CEO1 beschrieben (Ahlfors et al. 2004, Belles‐Boix et al. 2000). CEO1 interagiert mit dem Transkriptionsfaktor Rap2.4a (At1g36060), welcher induzierend an den Promotor des Zielgens 2‐CPA (At3g11630) bindet (Shaikhali 2006). Somit ergibt sich, dass CEO1 als wichtiger Co‐Faktor für Rap2.4a die Induktion eines 2‐Cys‐Peroxiredoxins auslöst. Der Blattphänotyp und die um die Sprossachse  rosetten-ähnlich angeordneten Blätter entsprechen sich in rimb1 und der Linie SALK_116432, bei der die T‐DNA im Gen CEO1 inseriert, und belegen phänotypisch die Lokalisation der rimb1-Mutation im Gen At1g32230. Die erhöhte Resistenz gegen das Superoxid‐induzierende Herbizid Paraquat entspricht den von Ahlfors et al. (2004) beschriebenen Werten für die CEO1 knock‐out Linie. Es ist eine erhöhte Zahl lateraler Wurzeln, verbunden mit einer verkürzten Hauptwurzel, zu erkennen. Der Blattphänotyp lässt sich auf kanalartige Furchungen in der Epidermis der Blattunterseite und eine Zellteilungsstörung zurückführen. Der 2‐CPA Transkriptspiegel ist in rimb1 entwicklungsabhängig reguliert, in älteren rimb1 ist 2‐CPA höher exprimiert als im Wildtyp, in Keimlingen ist 2‐CPA dagegen niedriger exprimiert. Zusammenfassend ist festzustellen, dass durch die Kartierung der Mutante rimb1 die Identifikation eines Signaltransduktionselements der retrograden Kommunikation möglich war; CEO1 interagiert mit dem Transkriptionsfaktor Rap2.4a, welcher induzierend an den 2‐CPA Promotor bindet (Shaikhali 2006) und so die Expression von 2‐CPA reguliert.  Die Mutante rimb6 konnte in einem eng begrenzten Genombereich von ca. 114 kb auf den unteren Arm von Chromosom 4 lokalisiert werden; es kommen noch 30 Gene für die Mutationslokalisation in Betracht. Bei rimb6 ist ein deutlicher Einfluss der Nährstoffe Calciumchlorid, Zink und Phosphat auf den Blattphänotyp zu erkennen, bei optimaler Nährstoffversorgung verschwindet der Blattphänotyp fast vollständig,  bei Nährstoffmangel tritt er prägnant hervor; ein Einfluss des Wurzelaufbaus ist nicht zu erkennen. Der Wurzelaufbau entspricht dem Wildtyp. Es  liegt eine Zellstreckungsstörung vor, die sich in einer verminderten Zellgröße manifestiert und eine Erklärung für die teils sehr kleine Rosettengröße geben kann. Ein Einfluss von Jasmon‐ und Salicylsäure auf den Phänotyp der rimb6 ist nicht zu erkennen. Die Transkriptspiegel von CEO1 und Rap2.4a sind in rimb6 erhöht, der 2‐CPA Transkriptspiegel dagegen ist erniedrigt, was die von Heiber et al. (2007) getroffene Beschreibung unabhängiger Signaltransduktionswege in rimb1 und rimb6 bestätigt.  In rimb1, the antioxidative 2‐Cys-Peroxiredoxin A is low expressed because of a mutation in the signal transduction pathway. The redox‐imbalanced mutant rimb1 was mapped to gene At1g32230 (RADICAL-INDUCED‐CELL DEATH1, CEO1) where a Trp254STOP transition took place. CEO1 interacts with the transcription factor Rap2.4a (At1g36060). Rap2.4a binds at the 2‐CPA promoter and induces transcription of the target gene (Shaikhali 2006). CEO1is an important co‐factor for the Rap2.4a induced expression of a peroxiredoxin and has been shown to be involved in oxidative stress reactions (Belles‐Boix et al. 2000). The billowy leaf phenotype and the rosette‐like leaves around the shoot look identical in rimb1 and in the CEO1‐inserted SALK_116432 T‐DNA line, showing the localisation of  the rimb1 mutation in the gene At1g32230. The resistance against the ROS inducing herbicide  Paraquat is consistent with the results of Ahlfors et al. (2004) for the CEO1 knock out. The root morphology shows an elevated number of lateral  roots connected to a shorter main root length, an influence of nutrients on rimb1 phenotype was not observed. The  leaf phenotype can lead back to channel‐like structures on the lower leaf side in the epidermis, connected with a cell dividing blockage. The transcript level of 2‐CPA in rimb1 was reduced in seedlings and elevated in older plants in what points to a developmental regulation of 2‐CPA transcript level in rimb1. Through mapping of rimb1, it was possible to identify a signal transduction element of retrograde communication that possibly acts as a kind of “ROS‐sensor” and induces in combination with the transcription factor Rap2.4a the antioxidative acting 2‐CPA.  The mutant rimb6 was mapped to a 114 kb area at the lower arm of chromosome 4 where 30 genes are encoded. To date, it has not been possible to identify the mutation locus. In rimb6, a considerable effect of the nutrients CaCl2, zinc and phosphate was noticed, under optimal nutrient levels, the leaf  phenotype nearly disappeared, the root morphology seems to have no influence on this and appears wild type like. The rimb6 cells were disturbed in cell elongation as shown by reduced cell size.  Jasmonic acid and salicylic acid did not have an effect on rimb6  phenotype. The transcript levels of 2‐CPA were reduced while the  transcript levels of CEO1 and Rap2.4a were elevated in rimb6 – this  underscores the independence of  the  signalling pathways in rimb1 and  rimb6  that was described by Heiber et al. (2007).
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie » Botanik
Dokument erstellt am:	31.01.2012
Dateien geändert am:	31.01.2012
Promotionsantrag am:	25.10.2011
Datum der Promotion:	13.01.2012