Caracterização estrutural e funcional das quinases SnRK2 de cana-de-açúcar

Autor: Righetto, Germanna Lima, 1989
Přispěvatelé: Menossi, Marcelo, 1968, Mondego, Jorge Mauricio Costa, Horta, Carolina Gimiliani Lembke, Kobarg, Jörg, Hotta, Carlos Takeshi, Universidade Estadual de Campinas. Instituto de Biologia, Programa de Pós-Graduação em Genética e Biologia Molecular, UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
Rok vydání: 2019
Předmět:
Zdroj: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
instacron:UNICAMP
ISSN: 3300-3017
Popis: Orientador: Marcelo Menossi Teixeira Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia Resumo: A disponibilidade de água é um dos principais fatores que influenciam o desenvolvimento e a sobrevivência das plantas. A capacidade das plantas para enfrentar o estresse hídrico é um elemento-chave no seu ciclo de vida e o ácido abscísico (ABA) tem um papel essencial nas respostas a esse e outros estresses abióticos. As quinases SnRK2 (proteínas quinases relacionadas a SNF1) são ativadoras centrais da via de resposta ABA e desencadeiam a resposta ao hormônio por meio de uma cascata de eventos de fosforilação, iniciada com a auto-ativação da quinase. A sinalização intracelular do ABA, bem como a regulação e estrutura das SnRK2s, tem sido amplamente estudada em Arabidopsis thaliana. No entanto, a estrutura e bioquímica dessas proteínas permanecem pouco exploradas em plantas cultivadas, como no caso da cana-de-açúcar. Nesta tese, identificamos as quinases SnRK2 de cana-de-açúcar e estudamos em profundidade sua estrutura, autorregulação e atividade. Surpreendentemente, apesar da alta similaridade entre as estruturas cristalográficas das SnRK2s de cana-de-açúcar e Arabidopsis, nossos estudos de mutagênese indicam que as proteínas apresentam diferenças na sua regulação bioquímica. Além disso, sugerimos um papel diferente para um domínio regulatório da quinase anteriormente relacionado à sua desfosforilação. Além das SnRK2s, focamos no crosstalk entre as vias do ABA e do ácido giberélico (GA), hormônio promotor de crescimento e que apresenta uma interação antagônica com ABA em vários estágios de desenvolvimento da planta. Nesta tese, hipotetizamos que as SnRK2s quinases e as proteínas DELLA - principais repressoras da resposta ao GA - podem ter um papel no conhecido antagonismo entre ABA-GA. Nossas análises, utilizando proteínas de cana e Arabidopsis, demonstraram que SnRK2s e DELLAs são capazes de interagir em leveduras e in planta. Além disso, as SnRK2s de cana foram capazes de fosforilar DELLA in vitro. Essas observações sugerem que SnRK2s e DELLA podem ter um papel no crosstalk entre ABA-GA, possivelmente por meio da fosforilação Abstract: Water availability is one of the main factors affecting plant development and survival. The capability of plants to deal with drought stress is a key element in their lifecycle and the phytohormone abscisic acid (ABA) has an essential role in responses to water stress and other abiotic environmental stimuli. The SnRK2 kinases (SNF1-related protein kinases) have been known as the central activators of ABA response pathway. The SnRK2s trigger the response of downstream factors through a cascade of phosphorylation events, which starts with kinase auto-activation. The ABA intracellular signaling, in addition to SnRK2s regulation and protein structure, has been largely explored in Arabidopsis thaliana. However, the structure and biochemistry of SnRK2s remains underexplored in crop plants, such as sugarcane. In this thesis, we identified the ABA-related SnRK2 kinases of sugarcane and studied in depth their structure, auto-regulation and activity. Surprisingly, despite the highly similar crystallography structure of SnRK2s from sugarcane and Arabidopsis, our mutagenesis studies suggest differences in the biochemical regulation of the kinases from both species. Moreover, we suggested a different role for a kinase regulatory domain previously related to SnRK2s dephosphorylation. In addition to the ABA signaling components, we also focused on the crosstalk of ABA and gibberellic acid (GA) pathways. The GA is considered the growth promoting hormone and presents an antagonistic interaction with ABA in several plant developmental stages. Here, we hypothesized that the SnRK2s kinases and the DELLA proteins - main repressors of GA response – might have a role on the well-known ABA-GA crosstalk. Our analyses demonstrated that SnRK2s and DELLAs from sugarcane and Arabidopsis interact in yeast and in planta. Furthermore, the sugarcane SnRK2s were able to phosphorylate DELLA in vitro. These observations suggest that SnRK2s and DELLA might be players on the ABA-GA crosstalk possibly through phosphorylation Doutorado Genética Vegetal e Melhoramento Doutora em Genética e Biologia Molecular FAPESP 2013/50724-5 CAPES 33003017024P2; 2014-3/465651; 2018-7/141368
Databáze: OpenAIRE
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