Влияние мутаций по генам мембранных рецепторов цитокининов на экспрессию генов хлоропластных белков Arabidopsis thaliana

• Автор: Данилова, Мария Николаевна
• Шифр специальности: 03.01.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 157 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Общая характеристика цитокининов: структура, биосинтез, деградация и физиологическая активность

1.2. Путь восприятия и передачи цитокининового сигнала у А. (каНапа

1.3. Рецепторы цитокининов

1.3.1. Доменная структура рецепторов цитокининов

1.3.2. Субклеточная локализация рецепторов цитокининов

1.3.3. Лигандная специфичность рецепторов цитокининов
1.3.4. Профиль экспрессии генов рецепторов в растении
1.3.5. Биологическая роль рецепторов цитокининов
1.4. Физиологическое действие цитокининов на пластиды
1.5. Пластиды растений
1.6. Хлоропластный геном
1.7. Экспрессия хлоропластиых генов
1.8. Транскрипция хлоропластиых генов
1.8.1. РНК-полимеразы пластид
1.8.2. Промоторы хлоропластиых генов
1.8.3. Сигма-факторы
1.9. Посттранскрипционная регуляция экспрессии хлоропластиых генов
1.9.1. Редактирование РНК и сплайсинг
1.9.2. Межцистронный процессинг оперонных транскриптов
1.9.3. Стабильность РНК в хлоропластах
1.9.4. Процессинг 5'-концов РНК
1.9.5. Процессинг З'-концов РНК
1.9.6. Деградация РНК
1.10. Гормональная регуляция экспрессии хлоропластиых генов
ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ
2.1. Объект исследований
2.2. Выращивание растений Л. вюИапа и условия проведения опытов

2.2.1. Выращивание проростков Л. thaliana в стерильных условиях
2.2.2. Выращивание растений Л. thaliana в почве
2.3. Эксперименты по изучению влияния экзогенного цитокинина на экспрессию хлоропластиых генов в ходе онтогенеза
2.4. Выращивание растений Л. thaliana с инактивированными инсерцией Т-ДНК генами для последующего анализа ДНК
2.5. Методы биохимического анализа
2.5.1. Определение содержания фотосинтетических пигментов
2.6. Методы молекулярного анализа
2.6.1. Выделение тотальной растительной ДНК
2.6.2. Выделение суммарной растительной РНК
2.6.3. Электрофорез ДНК в агарозном геле
2.6.4. Электрофорез РНК в агарозном геле
2.6.5. Определение концентрации и чистоты нуклеиновых кислот
2.6.6. Полимеразная цепная реакция
2.6.7. Отбор гомозиготных инсерционных мутантов A. thaliana по генам семейства А НК
2.6.8. Обратная транскрипция
2.6.9. Полимеразная цепная реакция после обратной транскрипции в режиме реального времени
2.6.10. Подбор праймеров к исследуемым генам
2.6.11. Количественный анализ уровня экспрессии генов хлоропластных белков у Arabidopsis
2.6.12. Метод run-on транскрипции
ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1. Исследование роли рецепторов цитокинина в контроле экспрессии хлоропластных генов Arabidopsis thaliana
3.1.1. Отбор гомозиготных инсерционных мутантов Arabidopsis по генам семейства АНК
3.1.2. Влияние мутаций по рецепторам цитокинина на содержание хлорофилла и уровень мРНК гена SAG 12 в листьях Arabidopsis на разных стадиях онтогенеза
3.1.3. Роль рецепторов цитокинина в регуляции уровня транскриптов хлоропластных генов
3.1.4. Влияние мутаций по генам рецепторов ЦК на содержание транскриптов хлоропластных генов в 7-дневных проростках А. АшИапа
3.1.5. Влияние мутаций по генам рецепторов ЦК на уровень транскриптов хлоропластных генов в розеточных листьях трехнедельных растений А.
[каИапа
3.1.6. Влияние мутаций по генам рецепторов ЦК на содержание транскриптов хлоропластных генов в стареющих листьях 7-недельных растений А. е/юИапа
3.1.7. Влияние экзогенного цитокинина на уровень транскриптов хлоропластных генов у акк мутантов Л. /каНапа в ходе онтогенеза
3.1.8. Регуляция экзогенным цитокинином экспрессии хлоропластных генов
в 7-дневных проростках акк мутантов АлИаИапа
3.1.9. Регуляция экзогенным цитокинином экспрессии хлоропластных генов
в листьях З-недельных аИк мутантов растения АЛкаИапа
3.1.10. Регуляция экзогенным цитокинином экспрессии хлоропластных
генов в листьях 7-недельных акк мутантов растения А. 1какапа
3.1.11. Роль рецепторов цитокинина в регуляции интенсивности транскрипции хлоропластных генов
3.2. Влияние рецепторов цитокинина на экспрессию ядерных генов аппарата транскрипции пластома
3.2.1. Регуляция цитокинином экспрессии генов ЛроТр и КроТтр у аИк мутантов А. /каПапа на разных стадиях онтогенеза
3.2.2. Экспрессия гена ЯроТр в ходе онтогенеза растений дикого типа и акк мутантов
3.2.3. Участие рецепторов ЦК в регуляции экспрессии генов сигма-факторов... 105 ГЛАВА 4. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
4.1. Роль рецепторов ЦК в контроле содержания транскриптов пластидных генов в ходе онтогенеза АгаЫАорькз
4.2. Участие рецепторов ЦК в регуляции транскрипции пластидных генов
4.3. Влияние экзогенного цитокинина на экспрессию хлоропластных генов

Цитохромный комплекс petA-pelG; ORF31
РБФК (большая субъединица) rbcL
АТФ-синтаза atpA-atpl
Другие
КАБН дегидрогеназа ndhA-ndhJ', psbG
Протеолиз clpP
Биосинтез липидов accD
Остальные уф, уф; ORF11
В ходе эволюции хлоропласта потеряли генетическую автономность, в результате чего размер генома резко сократился: большая часть генов (~97%) была перенесена в ядро или утрачена. Считается, что этот процесс, начавшийся около 2 млрд. лет назад, происходит и в настоящее время (Klein et al., 2009). Однако в ходе коэволюции пластиды также приобрели дополнительные регуляторы транскрипции эукариотического происхождения, например, РНК-полимеразу фагового типа, интроны, гистоноподобные белки, кодируемые ядерпым геномом и др. (Trifa et al., 1998).
В настоящее время существует ряд гипотез, объясняющих сохранение функционально-активного генетического аппарата в хлоропластах. Одна из них -предложенная английским проф. Алленом CORR- «сосредоточение для редокс-регуляции» (CORR, от англ. co-location for redox regulation of gene expression) (Allen, 2003), согласно которой быстрая и прямая регуляция экспрессии генов в пластидах осуществляется редокс-состоянием продуктов этих генов, участвующих в процессах преобразования энергии в ходе фотосинтеза (Allen 1996; Pfannschmidt, 2003). Подтверждением ее служат результаты, согласно которым транскрипция ряда генов psaA, psaB, psbA и psbB регулируется редокс-статусом пула пластохинонов и других компонентов ЭТЦ (Tullberg et al., 2000; Pfannschmidt, 2003).
1.7. Экспрессия хлоропластных генов
Экспрессия хлоропластных генов представляет собой сложный, многоступенчатый процесс, состоящий из ряда последовательных этапов: транскрипции, созревания РНК, трансляции и сборки белковых комплексов. Регуляция