A fehérjedegradáció szerepének vizsgálata cukor/stressz jelátviteli folyamatok során Arabidopsis thaliana modellnövényben = The role of protein degradation during sugar/stress signaling in Arabidopsis thaliana

摘要

Pályázatunk során kapcsolatot kerestünk az ubiquitin-függö fehérjedegradáció útvonala és a cukor/abiotikus stresszfolyamatok között Arabidopsis-ban a PRL1 (cukor szignálutat reguláló fehérje) és az UFD1 (ubiquitin fusion degradation 1) fehérjék tanulmányozásával. Génexpressziós vizsgálatokkal kimutattuk, hogy az Ufd1 a növény minden részében közel egyforma erősséggel kifejeződik, míg a Prl1 leginkább az apikális merisztémákban expresszálódik. Sem cukor, sem hormonkezelésre nem változott a két gén expressziója, azonban biotikus stresszválaszt indukáló syringolin, illetve hő és hidegstressz hatására az Ufd1 génexpressziója megnövekedett, amely összefüggésbe hozható az UFD1 chaperon-szerű funkciójával az ERAD folyamatában. Az UFD1-HA fehérjét immunlokalizációval mind a sejtmagban, mind a citoszólban detektáltuk, a HA-PRL1 viszont kizárólag a sejtmagban volt látható. Biokémiai vizsgálataink azt mutatták, hogy a PRL1 maga is proteoszóma-függő módon degradálódik és kölcsönhatásban van a spliceosome AtCdc5 komponensével, amely tovább asszociálódik a fehérjedegradációs rendszer különbözö elemeihez.. Az Arabidopsis UFD1 fehérjekomplex tisztításával kimutattuk, hogy in vivo kötődik a 26S proteoszómához és az AtCdc48 ATPázhoz, azonban a PRL1-el közvetlen kölcsönhatást nem sikerült kimutatnunk. Eredményeink alapján azt feltételezzük, hogy az UFD1 és a PRL1 különböző szubsztrátokon keresztül más-más sejtfolyamatban szabályozzák a fehérjedegradációs utakat. | The aim of the present work was to connect the ubiquitin proteasome system (UPS) and the sugar/abiotic stress signalling by characterization of Prl1 (novel regulator in sugar signalling) and Ufd1 (ubiquitin fusion degradation 1) in Arabidopsis. In plants the function of UFD1 protein is completly undisolved. Our gene expression data showed that Ufd1 was almost equally present in all tissues of Arabidopsis, while the Prl1 gene mostly was expressed in the meristematic tissues of root and shoot. Neither hormon nor sugar treatments affected the expression level of Ufd1 and Prl1, however Ufd1 was upregulated by heat and cold stress and by syringolin causing biotic stress, which coincides with the chaperon-like role of UFD1 in the ERAD pathway. The UFD1 protein was detected by immunolocalization studies in both cytoplasm and nucleus, while HA-PRL1 was exclusively present in the nucleus. We showed that the degradation of PRL1 was proteasome dependent. In addition PRL1 was associated with the spliceosome component AtCDC5 protein, which interacts with various elements of the protein degradation system, indicating a potential role for PRL1 in mRNA splicing and UPS. Biochemical purification of UFD1 complex prooved that UFD1 interacts with the proteasome and the AtCdc48 ATPase, but there is no direct interaction between UFD1 and PRL1. Our data suggest that in Arabidopsis PRL1 and UFD1 regulates protein degradation in different cellular processes.