Dokument: At1g78620 - Phytyl Phosphate Kinase in Arabidopsis

Titel:	At1g78620 - Phytyl Phosphate Kinase in Arabidopsis
Weiterer Titel:	At1g78620 - Phytyl Phosphat Kinase in Arabidopsis
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=36839
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20160119-134032-7
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Plohmann, Christian [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 18,53 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 19.01.2016 / geändert 19.01.2016
Beitragende:	Prof. Dr. Weber, Andreas P. M. [Gutachter] Prof. Dr. Jahns, Peter [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 580 Pflanzen (Botanik)
Beschreibungen:	Enzyme welche an der pflanzlichen Photorespiration beteiligt sind, sind sowohl genetisch als biochemisch charakterisiert. Das Wissen über die Transportprozesse zwischen den Organellen der Photorespiration war bei Beginn dieser Dissertation jedoch stark begrenzt. Einzelne Transportprozesse konnten auf genetischer Ebene noch nicht identifiziert werden. Der erste Teil dieser Arbeit wurde in der Publikation “Co-expression analysis as a tool for the discovery of transport proteins in photorespiration” (Bordych et al., 2013) zusammenfassend beschrieben. Es wird gezeigt wie Expressionsdaten von Arabidopsis thaliana nutzen, um Hypothesen zu generieren, die dabei helfen die Funktion von nicht näher charakterisierten Genen zu beschreiben. Ein Arbeitsablauf wurde erstellt in dessen erster Phase mithilfe der atted-II (Obayashi et al., 2009) Plattform Kandidaten-Gene identifiziert wurden die ähnliche Expressionsmuster wie bekannte Gene der Photorespiration zeigen. Spätere Arbeitsabschnitte dieser Veröffentlichung zeigen wie die Liste an Kandidaten-Genen reduziert wird, so dass eine Anzahl an Kandidaten-Genen vorliegt, welche in in vivo Experimenten untersucht werden kann. Durch das Festlegen von Kriterien die das Gen oder das zugehörige Protein erfüllen musste, um für den Transport von photorespiratorischen Zwischenprodukten in Frage zu kommen, konnten gezielt geeignete Kandidaten-Gene isoliert werden. Im letzten Teil der ersten Veröffentlichung werden die generierten Daten anhand einer anderen bioinformatischen Herangehensweise validiert und können durch WGCNA Analyse (Langfelder and Horvath, 2008) bestätigt werden. Im Zuge dieses ersten Teils ist eine Liste mit Kandidaten-Genen entstanden, welche hinsichtlich ihrer Rolle in der Photorespiration untersucht werden sollten. Arabidopsis T-DNA Linien der Kandidaten-Gene wurden untersucht, um zu prüfen ob ein möglicher Gen-Knockout des Kandidaten-Genes zu einer Beeinträchtigung der Pflanze hinsichtlich der Photorespiration führt. Keine der untersuchten T-DNA Linien zeigte dabei einen typischen Phänotyp auf, der mit Photorespiration in Verbindung gebracht werden konnte. Publizierte Ergebnisse und Ergebnisse in Datenbanken (Myouga et al., 2010) veranlassten jedoch dazu, weiter an der Charakterisierung von At1g78620 zu arbeiten. At1g78620 T-DNA Linien verstärkten diesen Eindruck, da über mehrere Generationen keine Mutanten identifiziert werden konnten, in denen die T-DNA Insertion homozygot vorlag. Diese Tatsache unterstreicht die essentielle Rolle von At1g78620 für Arabidopsis. Versuche mit einer neu erstellten amiRNA Linie (Schwab et al., 2006) für At1g78620 zeigten, dass At1g78620 jedoch im engen Sinne nicht mit Photorespiration in Verbindung gebracht werden kann. Die Ergebnisse weiterer Versuche und die Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe von Prof. Dörmann (Universität Bonn) konnten dann zeigen, dass At1g78620 die Phytylphosphatkinase (VTE6) ist, welche die Umwandlung von Phytylphosphat zu Phytyldiphosphat katalysiert und von essentieller Bedeutung während der Synthese von Tocopherol ist (vom Dorp et al., 2015). In Interaktion zwischen VTE6 und VTE5 wird die Umwandlung von Phytol zu Phytyldiphosphat katalysiert (Ischebeck et al., 2006). Die momentanen Arbeiten zielen darauf ab, die erstellte Mutante für At1g78620 (amiR-vte6) ausführlich zu charakterisieren, um die wichtige Rolle von VTE6 in Arabidopsis weiter zu entziffern. REFERENZEN Bordych, C., Eisenhut, M., Pick, T.R., Kuelahoglu, C., Weber, A.P. (2013) Co-expression analysis as tool for the discovery of transport proteins in photorespiration. Plant Biol (Stuttg), 15(4), 686-693. Ischebeck, T., Zbierzak, A.M., Kanwischer, M., Dormann, P. (2006) A salvage pathway for phytol metabolism in Arabidopsis. The Journal of biological chemistry, 281(5), 2470-2477. Langfelder, P. and Horvath, S. (2008) WGCNA: an R package for weighted correlation network analysis. BMC bioinformatics, 9, 559. Myouga, F., Akiyama, K., Motohashi, R., Kuromori, T., Ito, T., Iizumi, H., Ryusui, R., Sakurai, T., Shinozaki, K. (2010) The Chloroplast Function Database: a large-scale collection of Arabidopsis Ds/Spm- or T-DNA-tagged homozygous lines for nuclear-encoded chloroplast proteins, and their systematic phenotype analysis. The Plant journal : for cell and molecular biology, 61(3), 529-542. Obayashi, T., Hayashi, S., Saeki, M., Ohta, H., Kinoshita, K. (2009) ATTED-II provides coexpressed gene networks for Arabidopsis. Nucleic acids research, 37(Database issue), D987-991. Schwab, R., Ossowski, S., Riester, M., Warthmann, N., Weigel, D. (2006) Highly specific gene silencing by artificial microRNAs in Arabidopsis. The Plant cell, 18(5), 1121-1133. vom Dorp, K., Holzl, G., Plohmann, C., Eisenhut, M., Abraham, M., Weber, A.P., Hanson, A.D., Dormann, P. (2015) Remobilization of Phytol from Chlorophyll Degradation Is Essential for Tocopherol Synthesis and Growth of Arabidopsis. The Plant cell. The photorespiratory cycle has been deciphered on the enzymatic level in detail for a long time. However, the components facilitating the shuttling of intermediates between compartments have not been identified completely by the start of this work. The first part of this work has been summarized in “Co-expression analysis as a tool for the discovery of transport proteins in photorespiration” (Bordych et al., 2013). It shows how publicly available expression data of Arabidopsis thaliana genes is utilized to generate hypotheses about the corresponding proteins’ functions. A workflow was generated in which the initial part was compromised of co-expression analyses on the atted-II platform (Obayashi et al., 2009) to generate a list of candidate genes for photorespiratory transport proteins. Subsequent parts of this publication could show how to reduce the list of candidate genes to a number of genes which can be tested in in vivo experiments. It was shown how certain filters and tools can be applied to increase the likelihood of picking a photorespiratory transporter gene out of the big list of genes which are co-regulated with photorespiratory genes. The publication concludes with the comparison to another standard method (WGCNA analysis) for investigation of potential functions of genes of interest (Langfelder and Horvath, 2008). It is shown that this method supports the results obtained from co-expression analyses and filtering. This publication led ultimately to a list of candidate genes for photorespiratory transport which should be tested in further experiments for their potential role in the plant C2-cycle. Screening for photorespiratory mutants with T-DNA lines based on this list, revealed no direct evidence for any of the tested genes being occupied in photorespiration. Still, data from the literature and public databases (Myouga et al., 2010) were encouraging enough to work further on the candidate gene At1g78620. At1g78620 T-DNA insertion lines stuck out, due to absence of homozygous insertions of the T-DNA, which points towards an essential function of the corresponding protein in Arabidopsis thaliana. Analyses of a generated amiRNA mutant (Schwab et al., 2006) for At1g78620 revealed that At1g78620 is not involved in photorespiratory transport. However, results from the analyses strongly suggested a role for At1g78620 in tocopherol metabolism. Together with results from the group of Prof. Dörmann (University of Bonn) it was finally possible to identify At1g78620 as the missing phytyl phosphate kinase (VTE6) in Arabidopsis (vom Dorp et al., 2015). This kinase works orchestrated together with phytol kinase VTE5 to generate phytyl diphosphate based on phytol (Ischebeck et al., 2006) for tocopherol synthesis. Ongoing work aims at an in-depth characterization of the generated amiRNA line for At1g78620 (amiR-vte6) to get further insights into the important function of VTE6. REFERENCES Bordych, C., Eisenhut, M., Pick, T.R., Kuelahoglu, C., Weber, A.P. (2013) Co-expression analysis as tool for the discovery of transport proteins in photorespiration. Plant Biol (Stuttg), 15(4), 686-693. Ischebeck, T., Zbierzak, A.M., Kanwischer, M., Dormann, P. (2006) A salvage pathway for phytol metabolism in Arabidopsis. The Journal of biological chemistry, 281(5), 2470-2477. Langfelder, P. and Horvath, S. (2008) WGCNA: an R package for weighted correlation network analysis. BMC bioinformatics, 9, 559. Myouga, F., Akiyama, K., Motohashi, R., Kuromori, T., Ito, T., Iizumi, H., Ryusui, R., Sakurai, T., Shinozaki, K. (2010) The Chloroplast Function Database: a large-scale collection of Arabidopsis Ds/Spm- or T-DNA-tagged homozygous lines for nuclear-encoded chloroplast proteins, and their systematic phenotype analysis. The Plant journal : for cell and molecular biology, 61(3), 529-542. Obayashi, T., Hayashi, S., Saeki, M., Ohta, H., Kinoshita, K. (2009) ATTED-II provides coexpressed gene networks for Arabidopsis. Nucleic acids research, 37(Database issue), D987-991. Schwab, R., Ossowski, S., Riester, M., Warthmann, N., Weigel, D. (2006) Highly specific gene silencing by artificial microRNAs in Arabidopsis. The Plant cell, 18(5), 1121-1133. vom Dorp, K., Holzl, G., Plohmann, C., Eisenhut, M., Abraham, M., Weber, A.P., Hanson, A.D., Dormann, P. (2015) Remobilization of Phytol from Chlorophyll Degradation Is Essential for Tocopherol Synthesis and Growth of Arabidopsis. The Plant cell.
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Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie » Biochemie der Pflanzen
Dokument erstellt am:	19.01.2016
Dateien geändert am:	19.01.2016
Promotionsantrag am:	30.11.2015
Datum der Promotion:	18.01.2016