The key question in symbiotic nitrogen fixation: How does host maintain a bacterial symbiont?
Simbiyotik azot fiksasyonunda anahtar soru: Konak bitki bakteriyel simbiyontu nasıl hücre içerisinde hayatta tutuyor?
- Tez No: 996053
- Danışmanlar: DOÇ. DONG WANG
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Botanik, Genetik, Mikrobiyoloji, Botany, Genetics, Microbiology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Unıversıty Of Massachusetts Amherst
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Moleküler Biyoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bitkilerin gaz halindeki atmosferik azotu kullanamamaları onları topraktaki kullanılabilir azot formlarının miktarına bağımlı kılmaktadır. Baklagiller, azot yoksunluğunu atmosferik azotu kullanılabilir durumdaki azot formu olan amonyağa çeviren toprak bakterileri (rhizobia) ile simbiyotik ilişkiye girerek gidermektedir. Kök nodüllerinde bu bakteriler, konak hücrelerinin içerisinde bulunan simbiyozom adı verilen organellere alınırlar. Bu bakteriler daha sonra konak hücrenin simbiyozoma gönderdiği konak proteinleri tarafından morfolojik olarak azot tutan formlara başkalaşmaktadırlar. Bu çalışmada rhizobia bakterilerini simbiyozom içerisinde hayatta tutmak için gereken konak proteinlerini tespit ettik ve onların simbiyozomlara nasıl gönderildiğini açıkladık. Model olarak kullanılan baklagil türü Medicago truncatula`da bulunan SYTNTAXIN 132 (SYP132) geninin transkripsiyon esnasında altenatif RNA splicing ve poliadenilasyon geçirerek iki t-SNARE protein izoformu oluşturduğunu gösterdik. İzoformlardan biri olan SYP132A proteininin konak proteinlerinin simbiyozoma taşınmasında rol oynayan nodüle özel protein taşıma yolunda görev aldığını belirledik. Konak hücresi tarafından üretilen DNF2 proteini bu yol ile simbiyozoma gönderilmektedir. DNF2 proteininin yeni bir sınıf phosphatidylinositola özel fosfolipaz C enzimlerinden olup, GPI-bağlı proteinleri keserek bu proteinlerin hücre zarından salınmasında rol oynadığını belirledik. DNF2 proteininin simbiyozom içerisinde kestiği proteinlerin içerisinde GPI-bağlı lisin motif (LysM) bölgesi içeren LYM1 ve LYM2 proteinleri bulunduğunu gösterdik. LysM motifleri peptidoglikan gibi mikrobiyal yüzey moleküllerini tespit edip savunma tepkilerini başlatmaktadır. DNF2 proteininin zamanında harekete geçmesiyle LysM içeren proteinlerini yeni oluşmakta olan simbiyozomların zarlarından keserek konak hücrenin savunma mekanizmasını bastırdığını ve simbiyozom içerisindeki simbiyotik bakterilerin hayatta kalmasını sağladığını belirledik. Bu çalışmada ayrıca GPI-bağlı arabinogalaktan benzeri proteinler olan ENOD16 ve ENOD20'nin DNF2'nin kestiği diğer proteinler olduğunu bulduk. Simbiyozomda bulunan bu proteinler nodül gelişiminde önemli roller oynamaktadırlar. Benim çalışmam nodül gelişimi sürecinde simbiyont bakteriler nodül içerisine alındıktan sonra , konak hücre içerisinde DNF2 enziminin SYP132A'ya bağımlı nodüle özel protein taşıma yolu ile simbiyozoma ulaştırıldığını ve bu enzimin LYM1/2 ve ENOD16/20 proteinlerini kestiğini ve bu sayede simbiyont bakterinin konak hücresi içerisinde hayatta kalabildiğini gösterdi. Bu çalışma konak bitkinin bakteriyel simbiyontları nasıl içerisinde hayatta tuttuğunun moleküler mekanizmasını açıklıyor.
Özet (Çeviri)
The fact that plants cannot use nitrogen in the gaseous form makes them dependent on the levels of usable nitrogen forms in the soil. Legumes overcome nitrogen limitation by entering a symbiotic association with rhizobia, soil bacteria that convert atmospheric nitrogen into usable ammonia. In root nodules, bacteria are internalized by host plant cells inside an intracellular compartment called the symbiosome where they morphologically differentiate into nitrogen fixing forms by symbiosome-secreted host proteins. In this project, I explained the host proteins required to maintain bacterial symbionts and described their delivery to the symbiosome. I showed that the SYNTAXIN 132 (SYP132) gene in the model legume Medicago truncatula undergoes alternative cleavage and polyadenylation during transcription, giving rise to two t-SNARE protein isoforms. One of the isoforms, SYP132A, is a component of a nodule-specific secretory pathway required for the delivery of host proteins to the symbiosome. Among the host proteins targeted to the symbiosome is DNF2. I discovered that DNF2 belongs to a novel class of phosphatidylinositol-specific phospholipase C (PI-PLC) enzymes that cleaves proteins containing glycophosphatidylinositol (GPI), a glycolipid that is attached to the C-termini of proteins as membrane anchors. I demonstrated that among DNF2 substrates are GPI- vii anchored lysin motif (LysM) domain proteins, whose LysM domains detect microbial surface molecules (such as bacterial peptidoglycan) and initiate defense responses. The timely action of DNF2 cleaves LysM domain proteins (LYMs) off the membrane of nascent symbiosomes, suppressing defense responses and ensuring the long-term survival of intracellular rhizobia. I further discovered that the GPI-anchored arabinogalactan-like proteins: ENOD16 and ENOD20 are other DNF2 substrates. These symbiosome-localized proteins play significant roles in nodule development. My study revealed that, once bacteria are internalized, the host cell delivers the DNF2 enzyme via a SYP132A-dependent nodule-specific protein secretory pathway into symbiosomes to cleave LYMs and ENOD16/20, thereby nitrogen-fixing bacteria can survive inside host cell. My study explains the molecular mechanism of how host plant maintains intracellular bacterial symbionts, which is one of the critical steps of symbiotic nitrogen fixation.
Benzer Tezler
- Tarihi yapıların çağdaş simbiyotik eklentiler ile yeniden işlevlendirilmesine yönelik bir yaklaşım
An approach to the adaptive reuse of historic buildings through contemporary symbiotic extensions
VELİ RAUF VELİBEYOĞLU
Doktora
Türkçe
2025
Mimarlıkİstanbul Aydın ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ FATMA SEDES
- Politika-piyasa-simbiyoz üçgeninde batarya enerji depolama piyasası tasarımı
Battery energy storage market design in the policy-market-symbiosis triangle
MERVE BULUT
Doktora
Türkçe
2025
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiKırıkkale ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EVRENCAN ÖZCAN
- Ortaöğretim kurumlarının diğer örgütlerle ortakyaşar ilişkileri
The symbiotic relationship between secondary school and the other organizations
ELİF GAMZE ÖZCAN
Doktora
Türkçe
2017
Eğitim ve ÖğretimHacettepe ÜniversitesiEğitim Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞEFİKA ŞULE ERÇETİN
- İsrail-Filistin ihtilafında Kudüs sorunu: Ontolojik güvenlik perspektifinden kuramsal bir analiz
The Jerusalem question in the Israeli-Palestinian conflict: A theoretical analysis from the perspective of ontological security
BEHİÇ HATİPOĞLU
Doktora
Türkçe
2025
Uluslararası İlişkilerİstanbul Ticaret ÜniversitesiSiyaset Bilimi ve Uluslararası İlişkiler Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. UĞUR YASİN ASAL