Informace o kvalifikační práci Analýza metabolitů a aktivit enzymů zapojených do metabolismu reaktivních forem dusíku v průběhu vývojových fází semen hrachu setého
Reaktivní formy dusíku (RNS) a polyaminy (PA) hrají důležitou roli ve vývoji semen, kde plní funkci signálních molekul a díky jejich reaktivitě jsou schopny regulovat strukturu a funkci proteinů. Pro jejich správnou funkci je důležité udržování určitých koncentrací, protože ve větším množství mohou způsobovat nitrooxidační stres. Jejich hladiny jsou kontrolovány mimo jiné pomocí enzymů aminoaldehdyddehydrogenasy (AMADH), diaminooxidasy (DAO) a S-nitrosoglutathionreduktasy (GSNOR).
Cílem bakalářské práce bylo sledovat zapojení RNS a PA v procesu vývoje semene a dormance prostřednictvím měření aktivit enzymů AMADH, DAO a GSNOR a koncentrace celkových proteinů a S-nitrosothiolů (SNO) v osemení dvou genotypů kulturních, nedormantních (Cameor a JI92) a dvou genotypů planých, dormantních (JI64 a JI1794) semen hrachu setého ve 4 různých vývojových stádiích.
V experimentální části byly popsány provedené a plánované metodiky měření aktivity AMADH, DAO, GSNOR a koncentrace celkových proteinů a SNO. Z důvodu opatření spojených s pandemií Covid-19 byla v laboratoři provedena pouze příprava a cvičné měření. Zkouška dalších metodik, tedy stanovení aktivity enzymů AMADH, DAO a GSNOR, měření koncentrace SNO a proměření všech studovaných parametrů v celých sadách (všech vývojových stádiích) rostlinného materiálu již bohužel nebyla zrealizována. Byla vypracována diskuse a na základě výsledků publikací na podobné téma a předpokladů vycházejících z nastudované tématiky, byly popsány předpokládané výsledky.
Anotace v angličtině
Abstract
Reactive nitrogen species (RNS) and polyamines (PA) play an important role in seed development, where they act as signailing molecules and due to their reactivity are able to regulate the structure and functions of proteins. Maintaining certain concentration is important for their proper function, as they can cause nitrooxidative stress in larger amounts. Their levels are controlled by the enzymes aminoaldehyde dehydrogenase (AMADH), diamine oxidase (DAO) and S-nitrosoglutathione reductase (GSNOR).
The aim of this bachelor thesis was to observe the involvement of RNS and PA in the process of seed development and dormancy by measuring the activities of enzymes AMADH, DAO and GSNOR and the concentration of total proteins and S-nitrosothiols (SNO) in seedcoats of two cultured, nondormant (Cameor, JI92) and two wild, dormant (JI64, JI1794) genotypes of pea in different developmental stages.
In the experimental part of this bachelor thesis were descibed the performed and planned metodologies for measuring the activity of AMADH, DAO and GSNOR and the concentration of total proteins and SNO. Due to the restrictions associated with the Covid-19 pandemic, only preparation and practice measurements were performed in the laboratory. Testing of other methods, measurement of activity of AMADH, DAO and GSNOR enzymes, measurement of SNO concentration and measurement of all studied parameters in whole sets (all developmental stages) of plant material has not been realized. A discussion was developed and based on the results of publications on a similar topic and assumptions based on the studied topic, the expected results were described.
Klíčová slova
Klíčení, dormance semen, reaktivní formy dusíku, oxid dusnatý, hrách
Klíčová slova v angličtině
germination, seed dormancy, reactive nitrogen species, nitric oxide, pea
Rozsah průvodní práce
62 s. (125 484 znaků)
Jazyk
CZ
Anotace
Reaktivní formy dusíku (RNS) a polyaminy (PA) hrají důležitou roli ve vývoji semen, kde plní funkci signálních molekul a díky jejich reaktivitě jsou schopny regulovat strukturu a funkci proteinů. Pro jejich správnou funkci je důležité udržování určitých koncentrací, protože ve větším množství mohou způsobovat nitrooxidační stres. Jejich hladiny jsou kontrolovány mimo jiné pomocí enzymů aminoaldehdyddehydrogenasy (AMADH), diaminooxidasy (DAO) a S-nitrosoglutathionreduktasy (GSNOR).
Cílem bakalářské práce bylo sledovat zapojení RNS a PA v procesu vývoje semene a dormance prostřednictvím měření aktivit enzymů AMADH, DAO a GSNOR a koncentrace celkových proteinů a S-nitrosothiolů (SNO) v osemení dvou genotypů kulturních, nedormantních (Cameor a JI92) a dvou genotypů planých, dormantních (JI64 a JI1794) semen hrachu setého ve 4 různých vývojových stádiích.
V experimentální části byly popsány provedené a plánované metodiky měření aktivity AMADH, DAO, GSNOR a koncentrace celkových proteinů a SNO. Z důvodu opatření spojených s pandemií Covid-19 byla v laboratoři provedena pouze příprava a cvičné měření. Zkouška dalších metodik, tedy stanovení aktivity enzymů AMADH, DAO a GSNOR, měření koncentrace SNO a proměření všech studovaných parametrů v celých sadách (všech vývojových stádiích) rostlinného materiálu již bohužel nebyla zrealizována. Byla vypracována diskuse a na základě výsledků publikací na podobné téma a předpokladů vycházejících z nastudované tématiky, byly popsány předpokládané výsledky.
Anotace v angličtině
Abstract
Reactive nitrogen species (RNS) and polyamines (PA) play an important role in seed development, where they act as signailing molecules and due to their reactivity are able to regulate the structure and functions of proteins. Maintaining certain concentration is important for their proper function, as they can cause nitrooxidative stress in larger amounts. Their levels are controlled by the enzymes aminoaldehyde dehydrogenase (AMADH), diamine oxidase (DAO) and S-nitrosoglutathione reductase (GSNOR).
The aim of this bachelor thesis was to observe the involvement of RNS and PA in the process of seed development and dormancy by measuring the activities of enzymes AMADH, DAO and GSNOR and the concentration of total proteins and S-nitrosothiols (SNO) in seedcoats of two cultured, nondormant (Cameor, JI92) and two wild, dormant (JI64, JI1794) genotypes of pea in different developmental stages.
In the experimental part of this bachelor thesis were descibed the performed and planned metodologies for measuring the activity of AMADH, DAO and GSNOR and the concentration of total proteins and SNO. Due to the restrictions associated with the Covid-19 pandemic, only preparation and practice measurements were performed in the laboratory. Testing of other methods, measurement of activity of AMADH, DAO and GSNOR enzymes, measurement of SNO concentration and measurement of all studied parameters in whole sets (all developmental stages) of plant material has not been realized. A discussion was developed and based on the results of publications on a similar topic and assumptions based on the studied topic, the expected results were described.
Klíčová slova
Klíčení, dormance semen, reaktivní formy dusíku, oxid dusnatý, hrách
Klíčová slova v angličtině
germination, seed dormancy, reactive nitrogen species, nitric oxide, pea
Zásady pro vypracování
Semena většiny druhů mírného klimatického pásma prochází stádiem intenzivní dehydratace a v suchém stavu jsou schopny přežít od několika měsíců po desítky (někdy i stovky) let. Životaschopnost semen souvisí mimo jiné s úrovní enzymové aktivity, která je definována především mírou hydratace semen a teplotou, při které jsou skladovány. S úrovní enzymové a metabolické aktivity u semen přímo úměrně souvisí i produkce reaktivních forem kyslíku (ROS) a dusíku (RNS). Stejně jako ROS, tak i RNS hrají u rostlin dvojí roli: v nízkých koncentracích se účastní signalizačních procesů, při zvýšené produkci mohou způsobovat nitrooxidační stres. V dnešní době je nejvíce populární RNS oxid dusnatý (NO). Mnoho studií potvrdilo účast této malé signální molekuly v různých fyziologických i patologických procesech, jako je např. kvetení, pohyb průduchů, zrání, senescence, hypersenzitivní reakce, programovaná buněčná smrt, a v neposlední řadě také dormance a klíčení semen.
Teoretická část BP by měla obsahovat literární rešerši na zadané téma s dílčími body:
Stavba semene
Vývojová stádia semen
Role NO a RNS ve vývoji semene
Produkce RNS
Odbourávání RNS
Charakteristika studovaných genotypů hrachu
Klíčová slova:
Klíčení, dormance semen, reaktivní formy dusíku, oxid dusnatý, hrách.
V experimentální části BP budou studovány metabolity a aktivity enzymů zapojených do metabolismu RNS u semen 4 genotypů hrachu setého ve 4 vývojových stádiích.
Studované parametry:
aktivita AMADH, DAO a GSNOR (spektrofotometrie)
koncentrace S-nitrosothiolů (spektrofotometrie, NO analyzátor)
koncentrace proteinů (spektrofotometrie)
Závěrečná práce bude vypracována v souladu s doporučeným stylem pro závěrečné práce na oboru Biochemie PřF UP uvedeným na webové stránce Katedry biochemie (http://biochemie.upol.cz/index.php/cs/studium/zaverecne-prace).
Vzhledem k aktuálnímu nastavenému režimu na UP v souvislosti s pandemií Covid-19 v době odevzdání závěrečných prací ve školním roce 2020/2021 je student povinen vložit ekvivalentní elektronickou podobu závěrečné práce do systému STAG a doplnit povinné údaje o své práci (viz Opatření děkana Přírodovědecké fakulty UP v Olomouci k provedení některých ustanovení Studijního a zkušebního řádu UP v Olomouci a Rigorózního řádu UP v Olomouci).
Student odevzdá dva svázané výtisky závěrečné práce přímo zkušební komisi v den obhajoby. Vzhledem k omezeným možnostem vypalování nemusí být CD s elektronickou verzí součástí BP.
Zásady pro vypracování
Semena většiny druhů mírného klimatického pásma prochází stádiem intenzivní dehydratace a v suchém stavu jsou schopny přežít od několika měsíců po desítky (někdy i stovky) let. Životaschopnost semen souvisí mimo jiné s úrovní enzymové aktivity, která je definována především mírou hydratace semen a teplotou, při které jsou skladovány. S úrovní enzymové a metabolické aktivity u semen přímo úměrně souvisí i produkce reaktivních forem kyslíku (ROS) a dusíku (RNS). Stejně jako ROS, tak i RNS hrají u rostlin dvojí roli: v nízkých koncentracích se účastní signalizačních procesů, při zvýšené produkci mohou způsobovat nitrooxidační stres. V dnešní době je nejvíce populární RNS oxid dusnatý (NO). Mnoho studií potvrdilo účast této malé signální molekuly v různých fyziologických i patologických procesech, jako je např. kvetení, pohyb průduchů, zrání, senescence, hypersenzitivní reakce, programovaná buněčná smrt, a v neposlední řadě také dormance a klíčení semen.
Teoretická část BP by měla obsahovat literární rešerši na zadané téma s dílčími body:
Stavba semene
Vývojová stádia semen
Role NO a RNS ve vývoji semene
Produkce RNS
Odbourávání RNS
Charakteristika studovaných genotypů hrachu
Klíčová slova:
Klíčení, dormance semen, reaktivní formy dusíku, oxid dusnatý, hrách.
V experimentální části BP budou studovány metabolity a aktivity enzymů zapojených do metabolismu RNS u semen 4 genotypů hrachu setého ve 4 vývojových stádiích.
Studované parametry:
aktivita AMADH, DAO a GSNOR (spektrofotometrie)
koncentrace S-nitrosothiolů (spektrofotometrie, NO analyzátor)
koncentrace proteinů (spektrofotometrie)
Závěrečná práce bude vypracována v souladu s doporučeným stylem pro závěrečné práce na oboru Biochemie PřF UP uvedeným na webové stránce Katedry biochemie (http://biochemie.upol.cz/index.php/cs/studium/zaverecne-prace).
Vzhledem k aktuálnímu nastavenému režimu na UP v souvislosti s pandemií Covid-19 v době odevzdání závěrečných prací ve školním roce 2020/2021 je student povinen vložit ekvivalentní elektronickou podobu závěrečné práce do systému STAG a doplnit povinné údaje o své práci (viz Opatření děkana Přírodovědecké fakulty UP v Olomouci k provedení některých ustanovení Studijního a zkušebního řádu UP v Olomouci a Rigorózního řádu UP v Olomouci).
Student odevzdá dva svázané výtisky závěrečné práce přímo zkušební komisi v den obhajoby. Vzhledem k omezeným možnostem vypalování nemusí být CD s elektronickou verzí součástí BP.
Seznam doporučené literatury
Vidal et al. (2018): Nitrate- and nitric oxide-induced plant growth in pea seedlings is linked to antioxidative metabolism and the ABA/GA balance.
Bethke et al. (2006): Nitric oxide reduces seed dormancy in Arabidopsis.
Arc et al. (2013): Nitric oxide implication in the control of seed dormancy and germination
Sarah et al. (2006): Nitric oxide accelerates seed germination in warm-season grasses.
Seznam doporučené literatury
Vidal et al. (2018): Nitrate- and nitric oxide-induced plant growth in pea seedlings is linked to antioxidative metabolism and the ABA/GA balance.
Bethke et al. (2006): Nitric oxide reduces seed dormancy in Arabidopsis.
Arc et al. (2013): Nitric oxide implication in the control of seed dormancy and germination
Sarah et al. (2006): Nitric oxide accelerates seed germination in warm-season grasses.
Přílohy volně vložené
-
Přílohy vázané v práci
ilustrace, grafy, schémata, tabulky
Převzato z knihovny
Ano
Plný text práce
Přílohy
Posudek(y) oponenta
Hodnocení vedoucího
Záznam průběhu obhajoby
V úvodu obhajoby předsedkyně komise doc. RNDr. Lenka Luhová, Ph.D. představila studentku přítomným akademickým pracovníkům a hostům. V rámci prezentace své práce Analýza metabolitů a aktivit enzymů zapojených do metabolismu reaktivních forem dusíku v průběhu vývojových fází semen studentka seznámila všechny zúčastněné s cíli práce a hlavními metodami využitými při jejím zpracování, dále se získanými výsledky a z nich vyplývajícími závěry.
Následně byl přečten posudek vedoucího práce a oponentský posudek. Studentka zodpověděla dotazy položené v posudku oponentky. Odpověděla také na dotazy členů zkušební komise:
prof. Petřivalský: Doplnění: arginasa - budete měřit i její aktivitu?
prof. Šebela: Degradační enzymy polyaminů - plánujte zařadit i některé enzym biosyntetické dráhy?