Auxiny a cytokininy jsou dvě hlavní skupiny fytohormonů, které regulují a kontrolují většinu aspektů růstu, vývoje a plasticity rostlin. Jejich distribuce v rostlinných orgánech případně pletivech je již popsána. Zastoupení fytohormonů na úrovni buněčných typů či organel se stále intenzivně studuje. Mimoto odlišná lokalizace enzymů zapojených do biosyntézy a degradace fytohormonů, receptorů a transportérů naznačuje intracelulární regulaci jejich umístění v buňce. Objasnění subcelulární distribuce obou fytohormonů umožní lepší pochopení udržování vnitřní rovnováhy rostlinných buněk a časoprostorovou percepcí fytohormonů. Proto byla optimalizována hustotně-gradientová centrifugace a vyvinuta inovativní metoda pro frakcionaci organel, založená na principech průtokové cytometrie zvaná vícecestné průtokové třídění organel na základě aktivované fluorescence (FAmOS z angl. Fluorescence-activated multi-Organelle Sorting). Kombinace FAmOS s hmotnostní spektrometrií poskytuje unikátní a robustní techniku nejen pro studování profilů rostlinných hormonů na úrovni organel, ale i proteomů či metabolomů.
Anotace v angličtině
Auxins and cytokinins are two major families of phytohormones which control and regulate most aspects of plant growth, development, and plasticity. Their distribution within plant organs or tissues is already well studied but the importance of cell-type-specific and intracellular phytohormone homeostasis is still under intense investigation. Further, distinct localization of transporters, receptors and enzymes related to auxin and cytokinin suggests control of their allocation within the plant cell. Gaining knowledge on the intracellular distribution of both phytohormones can enable deeper understanding of their homeostasis maintenance and spatial-temporal signalling in plants. Hence, density-gradient ultracentrifugation was optimised and Fluorescence-activated multi-Organelle Sorting (FAmOS), the innovative subcellular compartment separating technique based on principles of flow cytometry was developed. Combination of the subcellular fractionation with the mass spectrometry-based analysis provide a unique and powerful tool for studying organelle-specific phytohormone profiles as well as proteomes and metabolomes.
Auxiny a cytokininy jsou dvě hlavní skupiny fytohormonů, které regulují a kontrolují většinu aspektů růstu, vývoje a plasticity rostlin. Jejich distribuce v rostlinných orgánech případně pletivech je již popsána. Zastoupení fytohormonů na úrovni buněčných typů či organel se stále intenzivně studuje. Mimoto odlišná lokalizace enzymů zapojených do biosyntézy a degradace fytohormonů, receptorů a transportérů naznačuje intracelulární regulaci jejich umístění v buňce. Objasnění subcelulární distribuce obou fytohormonů umožní lepší pochopení udržování vnitřní rovnováhy rostlinných buněk a časoprostorovou percepcí fytohormonů. Proto byla optimalizována hustotně-gradientová centrifugace a vyvinuta inovativní metoda pro frakcionaci organel, založená na principech průtokové cytometrie zvaná vícecestné průtokové třídění organel na základě aktivované fluorescence (FAmOS z angl. Fluorescence-activated multi-Organelle Sorting). Kombinace FAmOS s hmotnostní spektrometrií poskytuje unikátní a robustní techniku nejen pro studování profilů rostlinných hormonů na úrovni organel, ale i proteomů či metabolomů.
Anotace v angličtině
Auxins and cytokinins are two major families of phytohormones which control and regulate most aspects of plant growth, development, and plasticity. Their distribution within plant organs or tissues is already well studied but the importance of cell-type-specific and intracellular phytohormone homeostasis is still under intense investigation. Further, distinct localization of transporters, receptors and enzymes related to auxin and cytokinin suggests control of their allocation within the plant cell. Gaining knowledge on the intracellular distribution of both phytohormones can enable deeper understanding of their homeostasis maintenance and spatial-temporal signalling in plants. Hence, density-gradient ultracentrifugation was optimised and Fluorescence-activated multi-Organelle Sorting (FAmOS), the innovative subcellular compartment separating technique based on principles of flow cytometry was developed. Combination of the subcellular fractionation with the mass spectrometry-based analysis provide a unique and powerful tool for studying organelle-specific phytohormone profiles as well as proteomes and metabolomes.
Vývoj a optimalizace protokolů izolace buněčných kompartmentů z rostlinných buněk pomocí hustotní gradientové ultracentrifugace a vývoj LC-MS metod jako analytické koncovky pro stanovení hladin fytohormonů v jednotlivých organelách.
Zásady pro vypracování
Vývoj a optimalizace protokolů izolace buněčných kompartmentů z rostlinných buněk pomocí hustotní gradientové ultracentrifugace a vývoj LC-MS metod jako analytické koncovky pro stanovení hladin fytohormonů v jednotlivých organelách.
Seznam doporučené literatury
Ding Z, Wang B, Moreno I, Duplakova N, Simon S, Carraro N, Reemmer J, Pencik A, Chen X, Tejos R, Skupa P, Pollmann S, Mravec J, Petrasek J, Zazimalova E, Honys D, Rolcik J, Murphy A, Orellana A, Geisler M and Friml J (2012) ER-localized auxin transporter PIN8 regulates auxin homeostasis and male gametophyte development in Arabidopsis. Nat Commun, 3, 941
Chen Y-F, Randlett MD, Findell JL and Schaller GE (2002) Localization of ethylene receptor ETR1 to the endoplasmic reticulum of Arabidopsis. J Biol Chem, 277, 1986119866
Mravec J, Skupka P, Bailly A, Hoyerova K, Krecek P, Bielach A, Petrasek J, Zhang J, Gaykova V, Stierhof Y-D, Dobrev PI, Schwarzerova K, Rolcik J, Seifertova D, Luschnig C, Benkova E, Zazimalova E, Geisler M and Friml J (2009) Subcellular homeostasis of phytohormone auxin is mediated by the ER-localized PIN5 transporter. Nature, 459, 11361140
Parsons HT, Christiansen K, Knierim B, Carroll A, Ito J, Batth TS, Smith-Moritz AM, Morrison S, McInerney P, Hadi MZ, Auer M, Mukhopadhyay A, Petzold CJ, Scheller HV, Loque D and Heazlewood JL (2012) Isolation and proteomics characterization of the Arabidopsis Golgi defines functional and novel components involved in plant cell wall biosynthesis. Plant Physiol, 159, 1226
Robert S, Zhouhar J, Carter C and Raikhel N (2007) Isolation of intact vacuoles from Arabidopsis rosette leaf-derived protoplasts. Nat Protoc, 2, 259262
Wulfetange K, Lomin SN, Romanov GA, Stolz A, Heyl A and Schmuling T (2011) The cytokinin receptors of Arabidopsis are located mainly to the endoplasmic reticulum. Plant Physiol, 156, 18081818
Seznam doporučené literatury
Ding Z, Wang B, Moreno I, Duplakova N, Simon S, Carraro N, Reemmer J, Pencik A, Chen X, Tejos R, Skupa P, Pollmann S, Mravec J, Petrasek J, Zazimalova E, Honys D, Rolcik J, Murphy A, Orellana A, Geisler M and Friml J (2012) ER-localized auxin transporter PIN8 regulates auxin homeostasis and male gametophyte development in Arabidopsis. Nat Commun, 3, 941
Chen Y-F, Randlett MD, Findell JL and Schaller GE (2002) Localization of ethylene receptor ETR1 to the endoplasmic reticulum of Arabidopsis. J Biol Chem, 277, 1986119866
Mravec J, Skupka P, Bailly A, Hoyerova K, Krecek P, Bielach A, Petrasek J, Zhang J, Gaykova V, Stierhof Y-D, Dobrev PI, Schwarzerova K, Rolcik J, Seifertova D, Luschnig C, Benkova E, Zazimalova E, Geisler M and Friml J (2009) Subcellular homeostasis of phytohormone auxin is mediated by the ER-localized PIN5 transporter. Nature, 459, 11361140
Parsons HT, Christiansen K, Knierim B, Carroll A, Ito J, Batth TS, Smith-Moritz AM, Morrison S, McInerney P, Hadi MZ, Auer M, Mukhopadhyay A, Petzold CJ, Scheller HV, Loque D and Heazlewood JL (2012) Isolation and proteomics characterization of the Arabidopsis Golgi defines functional and novel components involved in plant cell wall biosynthesis. Plant Physiol, 159, 1226
Robert S, Zhouhar J, Carter C and Raikhel N (2007) Isolation of intact vacuoles from Arabidopsis rosette leaf-derived protoplasts. Nat Protoc, 2, 259262
Wulfetange K, Lomin SN, Romanov GA, Stolz A, Heyl A and Schmuling T (2011) The cytokinin receptors of Arabidopsis are located mainly to the endoplasmic reticulum. Plant Physiol, 156, 18081818