Analýza genové rodiny Gretchen Hagen 3 v buněčných kulturách BY-2 tabáku

Abstract

Konjugace auxinu patří k zásadním metabolickým procesům regulujících aktivitu auxinu v rostlinných buňkách. Mezi důležité enzymy konjugující auxin s aminokyselinami patří skupina amidoacyl syntetáz z rodiny Gretchen Hagen 3 (GH3). Díky existenci citlivějších metod detekce auxinových metabolitů i aktuálnosti studia účinku abiotických stresů je v poslední době výzkum GH3 enzymů na vzestupu. Lépe známy jsou tyto enzymy u huseníčku rolního (Arabidopsis thaliana), sóji (Glycine max) a rýže (Oryza sativa). Tyto modely však neumožňují detailnější biochemické studium jejich aktivit. Proto bylo cílem této práce sledování metabolismu auxinu v zavedeném modelu tabákových buněčných linií BY-2 (Nicotiana tabacum). Geny NtGH3.1 a NtGH3.6, u kterých byla v tomto systému prokázána variabilní regulace jejich exprese auxinem, byly cíleně mutovány metodou CRISPR/Cas9. Mutace v odvozených liniích byly ověřeny sekvenací a u těchto linií byl analyzován pomocí LC/MS metabolický profil auxinu. Toto metabolické profilování poukázalo na souvislost formy NtGH3.6d se specifickou produkcí metabolitu oxIAA-Gln (N-(2-oxindol-3-acetyl)-glutamin). Studium případné zástupnosti jednotlivých forem genů GH3 v mutovaných liniích metodou RT-qPCR ukázalo, že zástupnost je nejspíš poměrně malá. Jednotlivé geny byly také označeny pomocí...

Auxin conjugation is one of the crucial metabolic processes regulating auxin activity in plant cells. Gretchen Hagen 3 (GH3) is a family of acyl amido synthetases that conjugates auxin with amino acids and belongs amongst important enzymes involved in auxin conjugation. Due to the existence of more sensitive methods to detect auxin metabolites and the current study of abiotic stress effects, research on GH3 enzymes is intensified these days. These enzymes are best known in thale cress (Arabidopsis thaliana), soya bean (Glycine max), rice (Oryza sativa). These models don't allow to study their activities in a biochemical way. Therefore, the aim of this work was to monitor the auxin metabolism in the established model tobacco BY-2 cell lines (Nicotiana tabacum). The NtGH3.1 and NtGH3.6 genes, which were shown to have a variability in their expression regulation by auxin, were targeted and mutated using tne CRISPR/Cas9 method. Mutations in the derived lines were detected by sequencing. In the derived lines, auxin metabolic profililing was analysed by LC/MS. Metabolic profiling showed a correlation between the NtGH3.6d form and the specific production of the metabolite oxIAA- Gln (N-(2-onindole-3-acetyl)-glutamine). The study of an eventual substitution of individual GH3 gene forms in mutant lines...