Η συνδυαστική δράση της ακετυλοτρανσφεράσης των ιστονών GCN5 και του υποδοχέα CLV1 στην ανάπτυξη του Arabidopsis thaliana

H GENERAL CONTROL NON-DEREPRESSIBLE 5 (GCN5) είναι μια ακετυλοτρανσφεράση των ιστονών που αποτελεί την καταλυτική υπομονάδα αρκετών πολυπρωτεϊνικών συμπλόκων, τα οποία ακετυλιώνουν κατάλοιπα λυσίνης στην ιστόνη Η3. Μεταλλάγματα του γονιδίου GCN5 στο φυτό Arabidopsis thaliana, παρουσιάζουν πλειοτροπικούς φαινοτύπους μεταξύ των οποίων και μη φυσιολογική ανάπτυξη του μεριστώματος της ταξιανθίας και του ανθικού μεριστώματος. Το μονοπάτι CLAVATA ρυθμίζει το μέγεθος του κορυφαίου μεριστώματος του βλαστού και του ανθικού μεριστώματος. Κεντρικά συστατικά του μονοπατιού CLAVATA, αποτελούν το πεπτίδιο CLAVATA3 (CLV3) και ο υποδοχέας CLAVATA1 (CLV1). Η ενεργοποίηση του υποδοχέα CLV1 από το πεπτίδιο CLV3 πυροδοτεί ένα μονοπάτι μεταγωγής σήματος που έχει ως τελικό αποτέλεσμα τον περιορισμό της έκφρασης του γονιδίου του μεταγραφικού παράγοντα WUSCHEL (WUS). Μεταλλάγματα των γονιδίων CLV3 και CLV1 έχουν αυξημένο μέγεθος κορυφαίου μεριστώματος του βλαστού και ανθικού μεριστώματος καθώς και υπερέκφραση του γονιδίου WUS.Για να μελετηθεί αν το GCN5 δρα μέσω του μονοπατιού CLAVATA στη ρύθμιση του κορυφαίου μεριστώματος του βλαστού και ανθικού μεριστώματος δημιουργήθηκε το διπλό μετάλλαγμα clv1-1gcn5-1. Αυτό παρουσίασε νέους φαινοτύπους, οι οποίοι περιλαμβάνουν συνεχή απόκριση σε αιθυλένιο σε στάδιο αρτίβλαστου και επιμηκυσμένο γυναικείο με αύξηση του στίγματος και στύλου και μείωση της ωοθήκης στα άνθη.Σκοπός της διατριβής αυτής είναι η μελέτη του ρόλου των γονιδίων CLV1 και GCN5 α) στη σηματοδότηση του αιθυλενίου και β) στην ανάπτυξη του γυναικείου, στο φυτό Arabidopsis thaliana. Για τη επίτευξη των παραπάνω στόχων χρησιμοποιήθηκαν γενετικές, μοριακές και φυσιολογικές προσεγγίσεις.Στη σηματοδότηση του αιθυλενίου τα CLV1 και GCN5 δρουν συνεργιστικά ως αρνητικοί ρυθμιστές. Η δράση τους τοποθετείται καθοδικά της βιοσύνθεσης και της ανίχνευσης του αιθυλενίου και εξαρτάται από τη λειτουργία των μεταγραφικών παραγόντων ETHYLENE INSENSITIVE 3 (ΕΙΝ3) και EIN3-LIKE1 (EIL1). Τα CLV1 και GCN5 επηρεάζουν την ακετυλίωση της ιστόνης Η3 γονιδίων-στόχων του αιθυλενίου, υποδεικνύoντας ότι μηνύματα απο το μονοπάτι CLAVATA εισέρχονται στον πυρήνα και μαζί με τα σύμπλοκα που περιέχουν την GCN5 αλλάζουν το επίπεδο ακετυλίωσης, μεταφράζοντας τη σηματοδότηση CLAVATA σε μεταγραφική δραστηριότητα. Επιπλέον αποκαλύπτεται ότι η κατάσταση του κορυφαίου βλαστικού μεριστώματος συνδέεται με τη σηματοδότηση του αιθυλενίου.Στην ανάπτυξη του γυναικείου τα CLV1 και GCN5 αποτελούν θετικούς ρυθμιστές της ωοθήκης και αρνητικούς ρυθμιστές του στίγματος και του στύλου. Επηρεάζουν τη μορφογένεση του γυναικείου ρυθμίζοντας αρνητικά τη βιοσύνθεση της αυξίνης μέσω του γονιδίου YUCCA4 (YUC4) και θετικά τη μεταφορά της, προωθώντας την έκφραση του μεταφορέα αυξίνης PIN1 στην ωοθήκη. Στη σηματοδότηση της κυτοκινίνης τα CLV1 και GCN5 δρουν συνεργιστικά ως θετικοί ρυθμιστές της στο οριακό μερίστωμα του καρπόφυλλου και ως αρνητικοί ρυθμιστές στο στίγμα και το στύλο.Τα CLV1 και GCN5 είναι αρνητικοί ρυθμιστές του γονιδίου WUS στο γυναικείο από διαφορετικά μονοπάτια. Επιπλέον βρέθηκε ότι το γονίδιο WUS εκφράζεται στην περιοχή του στύλου στα όψιμα στάδια της ανάπτυξης του γυναικείου του Arabidopsis thaliana, υποδεικνύοντας έναν άγνωστο μέχρι τώρα ρόλο του γονιδίου αυτού στην ανάπτυξη του γυναικείου. Η δράση των CLV1 και GCN5 στην ανάπτυξη του γυναικείου εξαρτάται από τη λειτουργία του μεταγραφικού παράγοντα SPATULA (SPT). Επιπρόσθετα βρέθηκε πως τα γονίδια CLV1, GCN5 και WUS δρουν συνεργιστικά προωθώντας την επαγωγή της άνθησης στο Arabidopsis thaliana.Στυλιανός Πούλιος Διδακτορική ΔιατριβήΤμήμα Βιολογίας ΑΠΘ 2018