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Characterization and functional analysis of a novel PP2C phosphatase AP2C2 from Arabidopsis
Chonnanit Choopayak
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Zentrum für Molekulare Biologie
Betreuer*in
Irute Meskiene
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Alle Rechte vorbehalten / All rights reserved
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29688.11979.232559-1
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Abstracts

Abstract
(Deutsch)
Um zu überleben haben Pflanzen geeignete Signalwege entwickelt, um auf spezifische Reize und Einflüsse aus der Umgebung passend reagieren zu können. Proteinphosphorylierung ist eine der zellulären Hauptstrategien, um Umweltbelastungen wahrzunehmen und damit umzugehen. In Arabidopsis spielen Proteinphosphatasen vom Typ 2C (PP2C) wichtige Rollen in der Stressreaktion. In der vorliegenden Arbeit wird eine Arabidopsis PP2C namens AP2C2 als Regulator von Signalwegen bestimmter Stressreaktionen aufgezeigt. AP2C2 zeigt insbesondere eine wichtige Rolle in ROS Signalwege, welche durch biotische und abiotische Belastungen aktiviert werden. ROS induziert die Expression von AP2C2, deren Lokalisation sich örtlich an den Stellen der ROS Ansammlung befindet. Es wird dargelegt, dass AP2C2 die Signalkaskade stress-aktivierter MAP-Kinasen (MAPK) kontrolliert. AP2C2 interagiert und inaktiviert Stress-MAPK durch Dephosphorylierung der Aminosäure Threonin am essentiellen pTEpY Motiv der MAPK. In der Pflanzenzelle ist AP2C2 einerseits mit dem Zellkern assoziiert, andererseits auch an Plastiden lokalisiert, was mehrere Rollen von AP2C2 in verschiedenen Zellkompartimenten andeuten kann. Die intrazelluläre Lokalisation der Wirkung von AP2C2 auf MAP-Kinasen könnte sowohl der Zellkern als auch das Cytoplasma sein, da Komplexe von AP2C2 und MAP-Kinasen im Zellkern und zum Teil auch im Cytoplasma detektiert wurden. Modifikationen der Expression von AP2C2 weisen darauf hin, dass AP2C2 eine Stressantwort in der Pflanze reguliert, da festgestellt wurde, dass ap2c2 Pflanzen mit ausgeschalter AP2C2 eine höhere Resistenz gegenüber Salz und Paraquat zeigten. Es liegt nahe, dass AP2C2 ein möglicher negativer Regulator der Jasmonsäurebiosynthese ist. ap2c2 Pflanzen zeigen eine vermehrte Expression des Jasmonsäure-responsives Transkripts Thi2.1 nach Verwundung. Die Funktion von AP2C2 könnte mit der von anderen Phosphatasen wie AP2C1 und MKP1 redundant sein. ap2c1/ap2c2 mutante Pflanzen zeigten einen deutlicheren Phänotyp des Wurzelwachstums, und ap2c2/mkp1 Pflanzen wiesen ein offensichtliches Entwicklungsphänotyp. Zusammengefasst stehen die Funktionen von AP2C2 mit Stressabwehr und Pflanzenentwicklung in Verbindung. Zusätzlich zu der Regulierung von Stress-aktivierten MAP-Kinasen werden möglicherweise Pflanzenhormone durch AP2C2 reguliert.
Abstract
(Englisch)
In order to survive, plants developed the proper signaling for responses to the specific stimuli. Protein phosphorylation is the principal strategy that plants use to cope with environmental stress. In Arabidopsis, protein serine/threonine phosphatases of type 2C (PP2Cs) play important roles in stress responses. Here, an Arabidopsis PP2C, named AP2C2, is demonstrated as a regulator of stress response signaling, in particular ROS signaling activated by both biotic and abiotic stresses. AP2C2 expression is induced by ROS and is localised at the site of ROS accumulation. It is demonstrated that AP2C2 controls the stress-activated MAPK cascade. AP2C2 interacts with and inactivates stress-MAPKs by dephosphorylating the threonine residue at pTEpY motif of MAPKs. In plant cell, AP2C2 is associated with the nucleus, and also localized to plastids suggesting the multiple functions of AP2C2 in different compartments of the cell. The site of action of AP2C2 on MAPKs might be in the nucleus or cytoplasm of the cell because the complexes of AP2C2 and MPKs were detected in the nucleus and to some extent in the cytoplasm. Modification of AP2C2 expression suggests that AP2C2 regulates plant stress response as ap2c2 plants were found to be more resistant to high salt and paraquat. AP2C2 is proposed to negatively regulate JA biosynthesis. ap2c2 plants upregulated JA-responsive transcript, Thi2.1 upon wounding stress. The function of AP2C2 may be redundant with other protein phosphatases, including AP2C1 and MKP1. ap2c1/ap2c2 had stronger root growth phenotype than the single knockout plants and ap2c2/mkp1 plants showed developmental phenotype. Taken together, AP2C2 functions are related to stress response and plant development. In addition to regulate stress-activated MAPK signaling, AP2C2 possibly regulate plant stress hormones.

Schlagwörter

Schlagwörter
(Englisch)
phosphatase PP2C Arabidopsis MAPK signal transduction stress response ROS jasmonic acid
Schlagwörter
(Deutsch)
Phosphatase PP2C Arabidopsis MAPK Signaltransduktion Stressantwort ROS Jasmonsäure
Autor*innen
Chonnanit Choopayak
Haupttitel (Englisch)
Characterization and functional analysis of a novel PP2C phosphatase AP2C2 from Arabidopsis
Paralleltitel (Deutsch)
Charakterisierung und funktionelle Analyse einer neuen PP2C Phosphatase AP2C2 von Arabidopsis
Publikationsjahr
2008
Umfangsangabe
IX, 131 S. : Ill., graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Holger Bohlmann ,
Francesca Cardinale
Klassifikation
42 Biologie > 42.43 Pflanzengenetik
AC Nummer
AC05038686
Utheses ID
1433
Studienkennzahl
UA | 091 | 441 | |
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