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PP2C regulates cell developmental decisions

Julija Umbrasaite

Art der Arbeit

Dissertation

Universität

Universität Wien

Fakultät

Zentrum für Molekulare Biologie

Betreuer*in

Irute Meskiene

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URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-30086.15291.863665-7

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Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Protein-Phosphorylierung ist ein Schlüsselmechanismus in der Regulation vieler biologischer Prozesse, sowohl in der Entwicklungssteuerung als auch bei der Stressantwort. Die Signalweiterleitung durch Kaskaden aus Mitogen-aktivierte Proteinkinasen (MAPK) ist in eukaryotischen Organismen weit verbreitet. Diese Module sind in Pflanzen besonders bei Stress-Signaltransduktion und bei der pflanzlichen Entwicklung aktiv. Jüngste Forschungsergebnisse verlinken die MAPK-Signaltransduktion mit der Musterbildung der Epidermis. Protein-Phosphatasen vom Typ 2C (PP2C), welche bereits als Regulatoren von MAPK bekannt sind, bilden in der Modellpflanze Arabidopsis die größte Familie unter den Phosphatasen. Bisher wurden jedoch nur wenige PP2C charakterisiert. Diese Studie beschreibt eine neue PP2C namens STOPP, welche spezifisch in Spaltöffnungszellen (Stomata) exprimiert wird und entwicklungsgesteuerte MAPK negativ reguliert. STOPP inaktiviert diese MAPK, blockiert die Zelldifferenzierung und induziert die Anhäufung von Stomata. Stomata kontrollieren den Austausch von Sauerstoff, Kohlendioxid und Wasserdampf mit der Atmosphäre und sind daher für das globale Ökosystem unerlässlich. Diese Studie belegt die Bedeutung des STOPP/MAPK Moduls in der Regulation der Epidermisentwicklung und –differenzierung. Die Ergebnisse lassen den Schluss zu, dass STOPP die MAPK während der Zelldifferenzierung kontrolliert und wahrscheinlich dadurch den Zellzyklus steuert. Diese Arbeit liefert einen äußerst wertvollen Beitrag zum Verständnis der Zellzyklusregulation und Zellentwicklung.

Abstract

(Englisch)

Reversible protein phosphorylation is one of the key mechanisms to regulate a wide range of biological processes including stress and developmental signal transduction. Protein phosphorylation via mitogen activated protein kinase (MAPK) cascades is a common module of signal transduction in eukaryotes, which in plants is characterized in respect to stress-sensing and development. Recent evidences link a MAPK signal transduction cascade with plant development where stress-activated MAP kinases control cell patterning in plant epidermis. Protein phosphatases of type 2C (PP2Cs) are known to regulate MAPK pathways. Arabidopsis PP2Cs comprise the largest plant protein phosphatase family, however only few members are characterized in detail. This study addresses a novel stomata-specific Arabidopsis PP2C-type phosphatase STOPP, as a negative regulator of environmentally-responsive MAPKs. STOPP inactivates the MAPKs, which suppress stomata development. Thereby STOPP induces ectopic stomata formation in plant epidermis. Stomata are specialized cells controlling the carbon dioxide, oxygen and water vapor exchange with the environment, thus playing a crucial role in photosynthesis and global ecosystems. The results of this research suggest that the STOPP/MAPK module regulates the development of epidermis by controlling cell cycle components. This study provides novel evidences of environmentally-responsive MAPK regulation by STOPP and suggests the link between STOPP/MAPK module and the cell cycle progression during the development of stomata.

Autor*innen

Julija Umbrasaite

Haupttitel (Englisch)

PP2C regulates cell developmental decisions

Paralleltitel (Deutsch)

PP2C reguliert Zellentwicklung

Publikationsjahr

2009

Umfangsangabe

111 Bl. : Ill., graph. Darst.

Sprache

Englisch

Beurteiler*innen

Marie-Theres Hauser ,

Francesca Cardinale

Klassifikation

30 Naturwissenschaften allgemein > 30.99 Naturwissenschaften allgemein: Sonstiges

AC Nummer

AC05040275

Utheses ID

4030

Studienkennzahl

UA | 091 | 441 | |

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