Mechanizmy odpowiedzi roślin na stresy biotyczne i abiotyczne

Sygnalna rola dinukleozydopolifosforanów u roślin

Badania finansowane m.in. z projektu realizowanego w Katedrze Biochemii i Biotechnologii o nr 2012/05/B/NZ1/00025 finansowanego przez NCN pt. "Adenozyno-5'-fosforamid (NH2-pA) jako nowa cząsteczka sygnałowa; Badanie enzymatycznej syntezy tego nukleotydu i analiza efektów wywoływanych przez egzogenny NH2-pA w roślinach wyższych". Czas realizacji 2013-2016, kierownik projektu: prof. dr hab. Andrzej Guranowski. Osoba kontaktowa: dr hab. Małgorzata Pietrowska-Borek, e-mail malgorzata.pietrowska-borek@up.poznan.pl.

Dinukleozydopolifosforany (NpnN’), nietypowe nukleotydy, są naturalnie występującymi składnikami w żywych organizmach. Pierwsze dane na temat występowania nietypowych nukleotydów pochodzą z lat 50- i 60-tych ubiegłego wieku. Nasze dotychczasowe badania dowiodły, że szlak fenylopropanoidowy, biorący udział w odpowiedzi na czynniki biotyczne i abiotyczne, może być indukowany przez dinukleozydopolifosforany takie jak diadenozynotrifosforan (Ap3A) i diadenozynotetrafosforan (Ap4A). Jako pierwsi dowiedliśmy, że Ap3A i Ap4A indukują ekspresję genów i aktywność enzymów szlaku fenylopropanoidowego w siewkach Arabidopsis thaliana. Podobne efekty w siewkach A. thaliana wykazaliśmy również dla typowych molekuł sygnalnych jakimi są cykliczny AMP (cAMP) i cykliczny GMP (cGMP). Nasze badania dowiodły również, że Ap3A indukuje szlak fenylopropanoidowy u Vitis vinifera i syntezę trans-resweratrolu – związku o znaczeniu prozdrowotnym poprzez zwiększenie ekspresji genów kodujących enzymy katalizujące szlak jego biosyntezy, np. gen syntazy stilbenowej. Dinukleozydopolifosforany (Ap3A, Ap4A czy Ap4G) mogą być kumulowane w komórkach mikroorganizmów poddanych czynnikom stresowym takim jak podwyższona temperatura, etanol czy kadm. Badania w tym zakresie prowadzone w Katedrze Biochemii i Biotechnologii skupiają się na analizie zmian zachodzących pod wpływem dinukleozydopolifosforanów na poziomie transkryptomiki, proteomiki i metabolomiki u rośliny modelowej Arabidopsis thaliana i w kulturach komórkowych Vitis vinifera.

Literatura wprowadzająca:

Pietrowska-Borek M, Nuc K, Zielezińska M, Guranowski A, 2011, Diadenosine polyphosphates (Ap3A and Ap4A) behave as alarmones triggering the synthesis of enzymes of the phenylpropanoid pathway in Arabidopsis thaliana, FEBS Open Bio, 1, 1-6.

Pietrowska-Borek M, Nuc K, 2013, Both cyclic-AMP and cyclic-GMP can act as regulators of the phenylpropanoid pathway in Arabidopsis thaliana seedlings, Plant Physiol Biochem, 70, 142-149.

Pietrowska-Borek M, Czekała Ł, Belchí-Navarro S, Pedreño MA, Guranowski A, 2014, Diadenosine triphosphate is a novel factor which in combination with cyclodextrins synergistically enhances the biosynthesis of trans-resveratrol in Vitis vinifera cv. Monastrell suspension cultured cells, Plant Physiol Biochem, 84, 271-276.

Pietrowska-Borek M, Nuc K, Guranowski A, 2015, Exogenous adenosine 5′-phosphoramidate behaves as a signal molecule in plants; it augments metabolism of phenylpropanoids and salicylic acid in Arabidopsis thaliana seedlings, Plant Physiol Biochem, 94, 144-152.