Model bitki Arabidopsis thaliana' da reaktif karbonil türlerinin (RCS) endoplazmik retikulum (ER) stresi ile ilişkisinin incelenmesi
Investigation of the relationship between reactive carbonyl species and endoplasmic reticulum (ER) stress in model plant Arabidopsis thaliana
- Tez No: 952289
- Danışmanlar: PROF. DR. İSMAİL TÜRKAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyoloji, Biology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Ege Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Genel Biyoloji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 295
Özet
Çevresel stres hücrelerde birçok metabolik değişikliğe neden olur ve tüm bu değişiklikler protein üretimi ve katlanmasıyla yakından ilişkilidir. Hücrenin içinde endoplazmik retikulum (ER), proteinlerin üretildiği, katlandığı ve doğal formlarına dönüştürüldüğü bir merkez görevi görür. Bu nedenle, ER'de yanlış katlanmış veya katlanmamış proteinlerin birikmesi, ER stresine neden olur ve aynı zamanda reaktif oksijen türleri (ROS) tarafından da düzenlenen, katlanmamış protein yanıtı (UPR) adı verilen çok spesifik bir yolu tetikler. Düşük konsantrasyonlarda ROS, bir sinyal ajanı olarak görev yapar ve programlanmış hücre ölümü (PCD), gen regülasyonu ve hormonal tepkiler gibi birçok farklı yolda sinyal molekülleri olarak görev yapan reaktif karbonil türlerinin (RCS) yardımıyla aşağı yöndeki sinyal yollarını aktive eder. Literatürde ER stresi ve ilgili sinyal yolaklarını araştıran pek çok çalışma bulunmasına rağmen, bitkilerde büyüme, gelişme ve stres tepkisi için reaktif elektrofil türleri olarak RCS'nin sinyal verme rolüne ilişkin yeni bir bakış açısı büyük ilgi görmektedir. Bu nedenle, bu çalışma Arabidopsis thaliana'da reaktif karbonil türleri (RCS) ile katlanmamış protein tepkisi (UPR) arasındaki etkileşimi araştırmayı amaçlamaktadır. Bu amaç doğrultusunda ER stresinin RCS birikimini tetikleme yeteneği Schiff boyaması ve Yüksek Performanslı Sıvı Kromatografisi (HPLC) analizi ile incelenmiştir. Schiff boyamasının sonuçları, HPLC analizi ile ER stresinin neden olduğu RCS birikiminin tespit edildiğini göstermiştir. Sonrasında, ER stres indüksiyonunun RCS temizlemenin transkripsiyonel yolları üzerindeki düzenleyici rolü, kantitatif ters transkripsiyon polimeraz zincir reaksiyonu (qRT-PCR) ile incelenmiştir. Bu şekilde RCS, taranan aldehit dehidrojenazların (ALDH) ve glutatyon transferazlardan (GST) dördünün (ALDH2C4, ALDH7B4, ALDH11A3, ALDH2B7, GSTU2, GSTU5, GSTU24 ve GSTU25) ekspresyonunda aşağı regülasyona, aldo-keto redüktazların (AKR) ve GST'lerin ikisinin (AKR4C8 ve AKR4C9, GSTU3 ve GSTU4) ekspresyonunda yukarı regülasyona neden olduğu görülmüştür. Ayrıca bu çalışmada ekzojen karbonil uygulamasının bitki büyümesini düzenlediği gösterilmiştir. RCS ve UPR yolu arasındaki bu ilişkiyi araştırmak için, ekzojen olarak RCS uygulanan bitkilerden UPR ile ilişkili altı genin (BiP3, CNX, ERO1, UBC32, bZIP60U ve bZIP60S) transkripsiyon seviyesi ölçülmüştür. Bu gen ifadesi analizlerinin sonucunda RCS'nin UPR ile ilişkili genler üzerinde düzenleyici bir role sahip olduğu sonucuna varılmıştır. ER stres toleransında RCS'nin etkisini aydınlatmak için, büyüme parametreleri ve UPR ile ilişkili genlerin ifadeleri, bir RCS temizleyici uygulaması varlığında ve yokluğunda ER stresinin indüksiyonu yoluyla ölçülmüştür. Mevcut sonuçlar, karnosin uygulamasının büyümedeki düşüş eğilimini azalttığını ve RCS'nin temizlenmesinin, ER stresinin büyümeye ilişkin fizyolojik parametrelerdeki olumsuz etkilerini hafiflettiğini göstermiştir. Bu sonuçlar, ER stresi için RCS üretiminin gerekli olduğunu işaret etmektedir. Bir sonraki adım olarak, RCS'yi temizleyen ve ER stresi altında RCS üretiminin birikimini azaltan karnosinin, UPR ile ilişkili gen ekspresyon seviyeleri üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Elde edilen sonuçlar RCS'nin temizlenmesinin UPR ile ilişkili genlerde değişikliklere yol açtığını göstermiştir. Ayrıca, UPR ile ilişkili genlerin ve aynı zamanda solunum patlaması oksidaz homolog enzimleri (RBOHD ve RBOHF) olarak da adlandırılan iki membrana bağlı nikotinamid adenin dinükleotid fosfat (NADPH) oksidazın (NOX) karnosin uygulaması varlığında ekspresyonlarının zamana bağlı analizleri yapılmıştır ve RCS üretiminin UPR'yi zamana bağlı bir şekilde tetiklediği gösterilmiştir.
Özet (Çeviri)
Environmental stress elicits many metabolic changes in cells and all these alterations are closely related to protein production and folding. Inside the cell, the endoplasmic reticulum (ER) acts as a hub where proteins are produced, folded, and modified to their native form. Thus, the accumulation of misfolded or unfolded proteins in the ER results in ER stress and trigger a very specific pathway called unfolded protein response (UPR) regulated also by reactive oxygen species (ROS). At low concentrations, ROS acts as a signaling agent and activates downstream signaling pathways with the help of reactive carbonyl species (RCS), which act as signaling molecules in many different pathways such as programmed cell death (PCD), gene regulation, and hormonal responses. Although there are many studies investigating ER stress and related signaling pathways in the literature, a novel perspective about the signaling role of RCS as a reactive electrophile species for growth, development, and stress response in plants is getting lots of attention. Therefore, this study aims to investigate the interaction between reactive carbonyl species (RCS) and unfolded protein response (UPR) in Arabidopsis thaliana. To investigate the ability of ER stress to induce RCS accumulation, Schiff's staining were done. The results of Schiff's staining showed that ER stress-induced RCS accumulation Then, the regulatory role of ER stress induction on the transcriptional pathways of RCS scavenging was examined by quantitative reverse transcriptase real-time PCR (qRT-PCR). In this manner, RCS cause downregulation in the expression of screened aldehyde dehydrogenases (ALDH) and 4 of the glutathione transferases (GST) (ALDH2C4, ALDH7B4, ALDH11A3, ALDH2B7, GSTU2, GSTU5, GSTU24 and GSTU25), upregulation in the expression of aldo-keto reductases (AKR) and 2 of the GSTs (AKR4C8 and AKR4C9, GSTU3 and GSTU4). Moreover, in this study it is shown that exogenous carbonyl application regulates plant growth. To investigate this relationship between RCS and UPR pathway, the transcription level of six UPR-related genes (BiP3, CNX, ERO1, UBC32, bZIP60U and bZIP60S) were measured from exogenously RCS applied plants. From the expression analysis, it can be concluded that RCS has a regulatory role on UPR-related genes. To elucidate RCS involvement in ER stress tolerance, growth parameters and expressions of UPR-related genes were measured by induction of ER stress with and without treatment with , an RCS scavenger. Current results showed that carnosine treatment lowered the declining trend in growth and scavenging of RCS alleviates the negative effects of ER stress in physiological parameters related to the growth, which might be considered RCS production is required for ER stress. As a next step, the effects of carnosine which scavenges RCS and decreased the accumulation of RCS production under ER stress, on UPR-related gene expression levels were investigated. Our results showed that clearance of RCS has been observed to result in changes in UPR-related genes. Furthermore, time-dependent analyzes of the expressions of UPR-related genes and two membrane-bound Nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADPH) oxidases (NOXs) which are also named respiratory burst oxidase homolog enzymes (RBOHD and RBOHF) under carnosine treatment were performed to elucidate the transient response to RCS. It is shown that RCS production triggers UPR in a time-dependent manner.
Benzer Tezler
- Model bitki Arabidopsis thaliana'nın kriyoprezervasyon sürecinde gerçekleşen transkripsiyon sonrası düzenlenmelerin miRNA'lar ile taranması
Screening of post-transcriptional regulation of model plant Arabidopsis thaliana during cryopreservation with miRNAs
MUHAMMED HAMİT EKİNCİ
Doktora
Türkçe
2020
BiyolojiGebze Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YELDA ÖZDEN ÇİFTÇİ
- Arabidopsis thaliana'da tuz ön uygulaması ile bor tolerans kazanımında antosiyaninin çoklu fonksiyonel rollerinin araştırılması
Investigation of multiple functional roles of anthocyanin in boron tolerance acquisition by salt pre-treatment of Arabidopsis thaliana
EFE DALLI
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
BotanikHacettepe ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YASEMİN EKMEKÇİ
- Sikloastragenol'ün Arabidopsis thaliana'da telomer/telomeraz sistemi üzerine etkileri
Effects of cycloastragenol on telomere/telomerase system of Arabidopsis thaliana
RABİYA MERVE CEYLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Genetikİstanbul ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NESLİHAN TURGUT KARA
- Arabidopsis thaliana'da kükürt teşvikli bor toleransının incelenmesi
Investigation of sulfur induced boron tolerance in Arabidopsis thaliana
SEDA YİRMİBEŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
BotanikHacettepe ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YASEMİN EKMEKÇİ
- Bor ve 24-epibrassinolid uygulamalarının Arabidopsis thaliana (L.) Heynh'da hücre çeperi ile ilgili bazı genlerin ekspresyon seviyeleri üzerine etkileri
The effects of boron and 24- epibrassinolid treatments on expression levels of some genes related to cell wall in Arabidopsis thaliana (L.) Heynh
RABİA İŞKİL
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
BiyolojiBartın ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. YONCA SURGUN ACAR