Funkcionalna karakterizacija EML (EMSY-like) proteina kao čitača histonskih modifikacija sa ulogom u regulaciji razvića semena kod Arabidopsis thaliana (L.) Heynh.
Functional characterization of EML (EMSY-like) as histone readers proteins involved in the regulation of Arabidopsis thaliana (L.) Heynh. seed development
Doktorand
Milutinović, MilicaMentor
Brkljačić, JelenaČlanovi komisije
Radović, SvetlanaMišić, Danijela
Sabovljević, Aneta
Metapodaci
Prikaz svih podataka o disertacijiSažetak
Razviće semena kod skrivenosemenica nastaje kao rezultat procesa dvojnog oplođenja, u
kome se jedna spermatična ćelija spaja sa jajnom ćelijom, dok se druga spermatična ćelija
spaja sa centralnom ćelijom. Koordinisanо razvićе semenjače, endosperma i embriona nakon
oplođenja zavisi od ravnotežnog odnosa roditeljskih genoma, što je preduslov za odvijanje
normalnog razvića semena. Narušavanje ravnoteže u genomskom doprinosu roditelja često
dovodi do brojnih poremećaja u razviću semena i embriona, a u drastičnim slučajevima može
dovesti i do potpunog prekida razvića semena. Ova pojava predstavlja jednu od glavnih
prepreka za upotrebu genetičkog inženjerstva u cilju stvaranja apomiktičnih semena, kao i za
prevazilaženje međuvrsnih seksualnih reproduktivnih barijera. Jedan od glavnih mehanizama
koji narušava ravnotežu odnosa roditeljskih genoma u semenu model biljke Arabidopsis
thaliana jeste represija sinteze auksina uz pomoć Polikomb represivnog kompleksa 2 (PRC2).
Međutim, ni smanjenje ni...voa ekspresiju gena PRC2 kompleksa ni povišavanje nivoa auksina
nisu dovoljni da dovedu do apomiksije. Evolutivno konzervisana uloga PRC2 tokom razvića
zasniva se na ulozi ovog kompleksa da postranslaciono modifikuje histon H3, a proteini koji
prepoznaju posttranslacione modifikacije (PTM) histona, odnosno čitači histonskog koda,
često su uključeni u regulaciju razvića u sprezi sa PRC2. Stoga čitači histonskog koda
predstavljaju pogodne kandidate za dodatni uticaj na funkciju PRC2 kompleksa. Dosadašnji
podaci pokazuju da su čitači histonskih modifikacija biljaka uključeni u veliki broj različitih
bioloških i razvojnih procesa u ćeliji, ali da je broj opisanih čitača relativno mali. Predmet
istraživanja ove doktorske disertacije jeste regulacija razvića semena kod biljke А. thaliana,
sa posebnim osvrtom na ulogu EML proteina u čitanju određenih modifikacija histona, kao i
na ulogu ovih proteina u kontroli endogenog nivoa auksina i njegove kompartmentizacije
tokom razvića semena. Rezultatima ove studije pokazano je da su čitači H3K36me3 histonske
modifikacije EML1 i EML3, proteini koji pripadaju EMSY-Like Tudor/Agenet proteinskoj
porodici, neophodni za održavanje normalnog odnosa roditeljskih genoma kod A. thaliana.
Opsežnim analizama mutantnih fenotipova demonstrirano je da su EML1 i EML3 proteini
neophodni za sprečavanje razvića semena u slučaju izostanka oplođenja, kao i za regulaciju
ravnoteže roditeljskih genoma nakon oplođenja. Pretpostavljeno je da EML1 i EML3 imaju
ulogu u represiji ekspresije očinskog (paternalnog) alela regulisanjem transporta aksina i
transdukcije signala...
In flowering plants, seed development is initiated by double fertilization of the female
gametophyte, whereby one sperm cell fuses with the egg cell, while the second fuses with the
central cell. The successful and coordinated interaction between the developing seed
compartments (seed coat, endosperm and embryo) depends on the balance in parental genome
contributions. Any change in the genomic contribution of one parent often leads to severe
defects including seed abortion. This represents one of the main obstacles for the engineering
of asexual reproduction through seeds (apomixis), and for generating new interspecies
hybrids. The repression of auxin synthesis by the Polycomb Repressive Complex 2 (PRC2) is
a major mechanism contributing to sensing genome balance. However, current efforts
focusing on identification of regulators decreasing PRC2 or elevating auxin levels have not
yet resulted in the production of apomictic seed. Evolutionary conserved role of PRC2 during
developmental p...rocesses in plants is based on the role of this complex to modify histone H3.
Furthermore, proteins involved in recognizing histone posttranslational modifications (PTMs)
are often included in the regulation of plant development in conjunction with in PRC2. So far
a relatively few plant so-called histone readers have been identified to be instrumental for
many developmental processes. Results from this study show that EML1 and EML3, proteins
that belong to the EMSY-Like Tudor/Agenet protein family, are H3K36me3 histone readers
necessary to maintain parental genome balance in Arabidopsis. By analyzing the mutant
phenotypes, our results demonstrate that both EML1 and EML3 are required to prevent seed
development before fertilization, and to regulate the balance of parental contributions after
fertilization. We hypothesize that EML1 and EML3 function to repress paternal gene
expression by regulating auxin transport and signaling...
Fakultet:
Универзитет у Београду, Биолошки факултетDatum odbrane:
03-10-2019Projekti:
- Fiziološka, hemijska i molekularna analiza diverziteta odabranih retkih i ugroženih biljnih vrsta u cilju ex situ zaštite i produkcije biološki aktivnih jedinjenja (RS-MESTD-Basic Research (BR or ON)-173024)