Show simple item record

Analysis of the subunit composition and regulation of glutamine synthetase isoforms from Arabidopsis thalliana (L.) Heynh. и Lotus corniculatus L.

dc.contributor.advisorSimonović, Ana
dc.contributor.otherProdanović, Radivoje
dc.contributor.otherMandić, Ljuba
dc.contributor.otherTodorović, Slađana
dc.creatorDragićević, Milan B.
dc.date.accessioned2016-11-20T10:38:04Z
dc.date.available2016-11-20T10:38:04Z
dc.date.available2020-07-03T08:04:49Z
dc.date.issued2013-07-03
dc.identifier.urihttp://eteze.bg.ac.rs/application/showtheses?thesesId=3971
dc.identifier.urihttp://nardus.mpn.gov.rs/handle/123456789/6992
dc.identifier.urihttps://fedorabg.bg.ac.rs/fedora/get/o:13335/bdef:Content/download
dc.identifier.urihttp://vbs.rs/scripts/cobiss?command=DISPLAY&base=70036&RID=45789199
dc.description.abstractГлутамин-синтетаза (GS) каталише асимилацију амонијум-јона пореклом од редукције нитрата, фотореспирације, катаболизма аминокиселина, фиксације N2 код легуминоза и других метаболичких процеса код биљка. Код виших биљака, мала фамилија гена кодира различите цитосолне (GS1) изоформе, док један ген кодира изоформу локализовану у пластидима (GS2). Заједно са глутамат-синтазом (GOGAT), GS је део двоензимског циклуса одговорног за биосинтезу глутамата, који је донор амино-групе аминокиселинама у реакцијама каталисаним различитим трансаминазама. Стицање додатних сазнања о GS је од пресудног значаја за разумевање процеса асимилације азота код виших биљака, што може довести до боље ефикасности у коришћењу доступног азота и смањеној употреби вештачких ђубрива. У презентованом истраживању испитивана је структура и регулација GS изоформи из две модел-биљке, Arabidopsis thaliana (L.) Heynh и Lotus corniculatus L. Један од циљева био је испитивање могућности различитих GS1 протеина A. thaliana, чији геном кодира пет GS1 субјединица (GLN1;1-1,5), да формирају хетеромере. Како би се испитао субјединични састав GS1 изоформи A. thaliana, упоређени су електрофоретски профили GS изоформи различитих GS1 SALK и SAIL knockout мутаната. Закључено је да GLN1;1 и GLN1;3, као и GLN1;2 и GLN1;3, а могуће и GLN1;1 и GLN1;2 субјединице могу да се комбинују у свим стехиометријским односима формирајући функционалне декамерне ензиме. Поред тога, код knockout мутаната у GLN1;2 и GLN1;3 детектована је повишена количина GLN1;1 транскрипата што упућује да GLN1;1 делом компензује недостајуће изоформе. Други циљ овог истраживања био је испитивање регулације експресије GS и GOGAT гена A. thaliana биљним регулаторима растења: кинетином, абсцисинском киселином, гиберелинском киселином и 2,4-дихлорфеноксиацетатом. Експресија GS и GOGAT гена је диференцијално регулисана регулаторима растења у листу и корену, а добијени обрасци експресије упућују на могући физиолошки контекст хормоналне регулације ових гена током развића биљке и као одговору на услове средине. Трећи циљ је био испитивање хормезе индуковане фосфинотрицином (PPT) код звездана (L. corniculatus). PPT је инхибитор GS који је пронашао примену као неселективни хербицид. Инхибиција GS у биљци доводи до нагомилавања амонијака, недостатка глутамина и коначно, до смрти. Утврђено је да биљке L. corniculatus третиране ширим опсегом концентрација PPT-а, показују двофазни одговор који обухвата стимулацију продукције биомасе при концентрацијама нижим од 50 μM, и инхибицију раста и смрт биљке при вишим концентрацијама. Стимулација раста ниским концентрацијама PPT-а је последица активације GS2 изоформе, док је инхибиција раста и смрт биљке при високим концентрацијама хербицида проузрокована инхибицијом GS1 и GS2 изоформи. Предложен је детаљан молекулски механизам концентрационо-зависне интеракције GS холоензима са PPT-ом, који је у складу са експерименталним и литературним подацима.sr
dc.description.abstractGlutamine synthetase (GS) is the key enzyme involved in the assimilation of ammonia derived from nitrate reduction, photorespiration, amino acid catabolism, N2 fixation in legumes, and other metabolic processes in plants. A small gene family encodes for different cytosolic (GS1) isoforms in higher plants, while a single gene encodes for the plastidic isoform (GS2). GS operates with glutamate synthаse (GOGAT) in a two enzyme cycle. The net outcome of this cycle is the production of glutamate, which, through the action of aminotransferases, is used to synthesize other amino acids. Gaining further knowledge about GS is essential for understanding nitrogen assimilation in higher plants, which can lead to better nitrogen use efficiency and lowering of fertilizer input. The structure and regulation of GS isoforms from two model plants, Arabidopsis thaliana (L.) Heynh and Lotus corniculatus L. were investigated in the presented study. Since the A. thaliana genome encodes five GS1 subunits (GLN1;1-1,5), one of the objectives was to investigate whether different GS1 proteins from this plant are able to form heteromeric enzymes. In order to identify the subunit composition of A. thaliana GS1 isoforms, electrophoretic profiles of GS isoforms from GS1 SALK and SAIL knockout mutants were compared. It was concluded that GLN1;1 and GLN1;3, as well as GLN1;2 and GLN1;3 and possibly GLN1;1 and GLN1;2 are able to form functional heterodecamers in all stoichiometric proportions. Furthermore, in the knockout mutants lacking GLN1;2 and GLN1;3, higher GLN1;1 transcript levels were found implicating that GLN1;1, at least in part, compensates for the missing isoforms. The second objective of this study was to investigate the regulation of expression of A. thaliana GS and GOGAT genes by plant growth regulators: kinetin, abscisic acid, giberelic acid and 2,4-dichlorophenoxyacetic acid. The expression of GS and GOGAT genes is differentially regulated by growth regulators in the leaf and root. The observed patterns of expression provide insights into the hormonal regulation of these genes during development and as response to environmental cues. The third objective was to investigate phosphinothricin (PPT) induced hormesis in L. corniculatus. PPT is a potent GS inhibitor used as a non selective post emergence herbicide. GS inhibition in plants causes ammonia accumulation, glutamine depletion and eventually death. However, the growth response of L. corniculatus plants immersed in solutions with a broad range of PPT concentrations is biphasic, with pronounced stimulating effect on biomass production at concentrations ≤ 50 μM and growth inhibition at higher concentrations. The growth stimulation at low PPT concentrations is a result of activation of GS2, while the growth suppression is caused by inhibition of both GS1 and GS2 at higher PPT concentrations. A detailed molecular mechanism of concentration-dependent interaction of PPT with the GS holoenzymes from L. corniculatus is proposed. The mechanism is in concurrence with all experimental and literature data.en
dc.formatapplication/pdf
dc.languagesr
dc.publisherУниверзитет у Београду, Биолошки факултетsr
dc.relationinfo:eu-repo/grantAgreement/MESTD/Basic Research (BR or ON)/173024/RS//
dc.rightsopenAccessen
dc.sourceУниверзитет у Београдуsr
dc.subjectглутамин-синтетазаsr
dc.subjectglutamine synthetaseen
dc.subjectArabidopsis thalianasr
dc.subjectLotus corniculatussr
dc.subjectфосфинотрицинsr
dc.subjectknockout мутантsr
dc.subjectсубјединични састав ензимаsr
dc.subjectбиљни регулатори растењаsr
dc.subjectрегулација експресијеsr
dc.subjectредундантност ензимаsr
dc.subjectArabidopsis thalianaen
dc.subjectLotus corniculatusen
dc.subjectphosphinothricinen
dc.subjecthormesisen
dc.subjectknockout mutanten
dc.subjectsubunit compositionen
dc.subjectplant growth regulatoren
dc.subjectregulation of expressionen
dc.subjectenzyme redundancyen
dc.titleАнализа субјединичног састава и регулације изоформи глутамин-синтетазе код биљака Arabidopsis thalliana (L.) Heynh. и Lotus corniculatus L.sr
dc.title.alternativeAnalysis of the subunit composition and regulation of glutamine synthetase isoforms from Arabidopsis thalliana (L.) Heynh. и Lotus corniculatus L.en
dc.typedoctoralThesis
dc.rights.licenseBY
dcterms.abstractСимоновић, Aна; Мандић, Љуба; Продановић, Радивоје; Тодоровић, Слађана; Драгићевић, Милан Б.; Analiza subjediničnog sastava i regulacije izoformi glutamin-sintetaze kod biljaka Arabidopsis thalliana (L.) Heynh. i Lotus corniculatus L.;
dc.identifier.fulltexthttp://nardus.mpn.gov.rs/bitstream/id/922/IzvestajKomisije.pdf
dc.identifier.fulltexthttp://nardus.mpn.gov.rs/bitstream/id/921/Disertacija.pdf


Files in this item

Thumbnail
Thumbnail

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record