UvA-onderzoek naar polyamines in signaleringsroutes van planten
Polyamine metabolisme is de laatste veertig jaar als een belangrijke plantstress-gerelateerde route boven komen drijven, en de ophoping van polyamines wordt vaak gezien als een kenmerk van verhoogde stresstolerantie. Deze kleine en veelzijdige polykationische moleculen zijn niet alleen betrokken bij stressresponsen, maar ook bij verschillende aspecten binnen de celbiologie en -fysiologie, waaronder processen zoals ionentransport, eiwit en lipide-kinase-activiteit, transcriptie, eiwitsynthese, en stabilisatie van membraan- en nucleaire componenten. Niettemin, het moleculaire mechanisme waarmee polyamines zo'n breed scala aan effecten kunnen bereiken is nog steeds niet duidelijk. Om het onderzoek hiernaar uit te breiden hebben we in dit proefschrift de 'polyamine terug-conversie route' van Arabidopsis bekeken onder zoutstress met behulp knock-out mutanten van het gen AtPAO5. Dit gen reageert het sterkst op zout stress condities. Aangetoond is dat de mutanten normale ROS niveaus vertonen en constitutief verhoogde niveaus van Tspm met bijbehorende verhoogde zouttolerantie hebben, wat een intrinsieke rol van Tspm in zout stress benadrukt, welke onafhankelijk is van ROS signalering. Aan het fenotype blijkt een transcriptionele herprogrammering ten grondslag te liggen waarin stimulatie van ABA, JA en een accumulatie van belangrijke osmotisch-actieve stoffen mogelijk de verhoogde tolerantie in de mutant verklaren.
In een andere benadering om het mechanisme van polyaminen te bestuderen, onderzochten we het effect van polyamines op de plasmamembraan-geassocieerde fosfolipide signalering. Via een geoptimaliseerde 32Pi-labeling procedure konden fosfolipide synthese en turnover in vivo worden bestudeerd. Aangetoond werd dat cellulaire opname van apoplastische polyamines leidt tot een toename van het lipide-signalerings molecuul PI(4,5)P2 in de plasmamembraan van wortelcellen, enkele minuten na behandeling van Arabidopsis zaailingen. De identificatie van de lipide kinases, PIP5K7 en PIP5K9 als belangrijkste enzymen van de PI(4,5)P2 response na toediening van spermine wordt voor het eerst gerapporteerd in dit proefschrift. Gelijktijdig met de toename van PI(4,5)P2, werd een sterke efflux van K+ waargenomen, waarin de Spm gevoelige-PIP5Ks upstream fungeren. Polyaminen bleken een tweede, onafhankelijk lipide-signaleringsroute te activeren, nl. de route die leidt tot de productie van PA.
Klik hier voor meer informatie.