HSP90 μοριακός συνοδός και ανάπτυξη του αγγειακού ιστού στην Arabidopsis

Abstract

Οι HSP90 αποτελούν υψηλά συντηρημένο, μεταξύ ευκαρυωτικών και προκαρυωτικών οργανισμών, μοριακό τσαπερόνιο, το οποίο διευκολύνει την ωρίμανση διαφόρων ασταθών πρωτεϊνικών υποστρωμάτων, που αποτελούν κεντρικούς ρυθμιστές βιολογικών συστημάτων. Επιπλέον ρυθμίζουν την φαινοτυπική ποικιλομορφία καταστέλλοντας τις συνέπειες των υφιστάμενων γενετικών πολυμορφισμών. Αντικείμενο της παρούσας εργασίας αποτέλεσε η μελέτη του ενδεχόμενου ρόλου των κυτταροπλασματικών HSP90 πρωτεϊνών στη δημιουργία του αγωγού ιστού του φυτού Arabidopsis thaliana. Για το σκοπό αυτό επιλέχθηκε ο μηχανισμός της RNA γονιδιακής αποσιώπησης (RNAi). Αναλύθηκαν RNAi σειρές Arabidopsis thaliana που περιείχαν κατασκευή αποσιώπησης για τις κυτταροπλασματικές HSP90 υπό τον έλεγχο του ιστοειδικού προαγωγέα Rac2/ROP7. Το γονίδιο Rac2/ROP7 εκφράζεται στο πρωτογενές ξύλωμα των ριζών, υποκοτυλίου, κοτυληδόνων, βλαστών και φύλλων και έχει σχετιστεί με το σχηματισμό δευτερογενούς κυτταρικού τοιχώματος. Οι Rac2::HSP90RNAi σειρές παρουσίασαν πλειοτροπικό φαινότυπο. Μεταξύ άλλων εμφάνισαν διατάραξη του αγγειακού προτύπου σε βλαστό και υποκοτύλιο, γεγονός που επιβεβαιώθηκε από εγκάρσιες τομές που πραγματοποιήθηκαν σε διάφορα αναπτυξιακά στάδια. Μέσω της τεχνικής προσέγγισης της συµπληρωµατικότητας του διµοριακού φθορισµού (BiFC) δείχθηκε in planta ότι οι HSP90 αλληλεπιδρούν με ρυθμιστές του μονοπατιού μεταγωγής σήματος των γιββερελλινών, το οποίο εμπλέκεται στη ρύθμιση της ξυλογένεσης. Επιπλέον στις διαγονιδιακές μελετώμενες σειρές παρατηρήθηκαν αλλαγές, του προτύπου έκφρασης τόσο βιοσυνθετικών γονιδίων καθώς και γονιδίων που εμπλέκονται άμεσα στην απόκριση σε γιββεριλλίνες. Τα μέχρι τώρα πειραματικά ευρήματα συνηγορούν υπέρ της εμπλοκής των HSP90 σε μονοπάτια που ρυθμίζουν την εγκαθίδρυση και διαφοροποίηση του ξύλου στον φυτικό οργανισμό.

Ηeat shock protein90 (HSP90) is an abundant, evolutionary conserved molecular chaperon with key roles in many cellular pathways such as signal transduction, cellular homeostasis and cell cycle control. Other facets of HSP90 function in plants include its involvement in phenotypic plasticity, developmental stability, and buffering of genetic variation. To investigate the function of cytoplasmic HSP90 proteins during vascular development, an RNAi gene silencing approach was employed in Arabidopsis thaliana . The Rac2::HSP90RNAi lines displayed a pleiotropic phenotype. Transverse sections of inflorescence stems and hypocotyls were obtained, to image the HSP90RNAi Arabidopsis vascular network. Altered vascular pattern was exhibited in both tissues suggesting that Hsp90 silencing compromise the regulatory network that controls vascular development. Bimolecular fluorescence complementation (BiFC) approach demonstrated that HSP90s interact with regulators of the GA signalling pathway, such as GAI. Furthermore, the accumulation pattern of GA-dependent genes was monitored, suggesting that GA biosynthesis and signaling were compromised in HSP90RNAi plants. Taken together, our data suggest that deficiency in the HSP90 chaperone machinery affects vascular development and wood formationin Arabidopsis thaliana