Plant biotechnology (Council of Complex Environmental Sciences)
60 %
Molecular biology (Council of Medical and Biological Sciences)
30 %
Ortelius classification: Molecular biology
Cell genetics (Council of Medical and Biological Sciences)
10 %
Ortelius classification: Molecular genetics
Panel
Plant and animal breeding
Department or equivalent
Genetika és Biotechnológia Intézet (MATE) (Hungarian University of Agriculture and Life Sciences)
Starting date
2019-12-01
Closing date
2024-02-29
Funding (in million HUF)
25.394
FTE (full time equivalent)
3.40
state
running project
Final report
Results in Hungarian
A terminális bakteroid differenciáció folyamatát gümőspecifikus cisztein gazdag fehérjék (NCR) segítik elő. Bár szerepüket kezdetben redundánsnak gondolták, a kutatómunka során kiderült, hogy az NCR169, NCR211 deléciója, valamint jelen kutatómunka során közölt NCR343, NCR-new35 deléciója a M. truncatula genomban a szimbiotikus nitrogénkötés meghibásodásához vezet. Meghatároztuk az NCR343 és NCR-new35 minimális promóter régióját, amelyek elegendőek a megfelelő génexpresszióhoz. A promóterek specifikusságának vizsgálata során megállapítottuk, hogy a vizsgált NCR-ek között a promóterek felcserélhetőek, amely a gének kifejeződését szabályozó közös elemekre utalhat. Kimutattuk egy rövid konzervált motívumról, hogy szükséges 3 NCR gén kifejeződésének szabályozásához. Transzaktivációs assay-ben vizsgáltuk egy jelölt transzkripciós faktor kötődését a konzervált motívumhoz. Megállapítottuk az első konzervált pozícióban lévő ciszteinről, hogy nélkülözhetetlen az NCR343 és NCR-new35 fehérje funkciójához. Kimutattuk egy érett peptid régióról, hogy specifikus aminosavakat tartalmaz az NCR343 egyedi funkciójához. Két aminosav szubsztitúciója jelezte az NCR343 membránhoz való lehetséges kötődését a bakteroidok körül. Optimalizáltuk a CRISPR/Cas9 genom editálás módszerét M. truncatula növényekre, amely hozzájárul az NCR fehérjék funkcionális vizsgálatához.
Results in English
The terminal bacteroid differentiation process is promoted by the large gene family encoding nodule-specific cysteine rich (NCR) peptides. Although the role of the NCRs was initially thought to be redundant, previously was published the deletion of NCR169, NCR211 and during the current research work was issued the deletion of NCR343 or NCR-new35 genes in M. truncatula genome leads to impaired symbiotic nitrogen fixation.
We determined the minimum promoter regions of NCR343 and NCR-new35, which are sufficient for their appropriate gene expression. During the dissection of the specificity of the NCR promoters, we found that the promoters are interchangeable between the investigated NCRs, which indicated common regulatory element for their expression. We showed that one short conserved motif is require for the regulation of the expression of 3 NCR genes. One of the candidate transcription factor binding capacity to the conserved motif was tested in transactivation assay. We found that the cysteine residues in the first conserved position is essential for the function of NCR343 and NCR-new35 peptides. A mature peptide region was found to contain specific aimno acids for unique function of NCR343. Two amino acid substitutions indicated possible membrane binding of NCR343 around the bacteroids. We optimized the CRISPR/Cas9 genome editing method for M. truncatula plants, which contributes to the functional investigation off NCR proteins.
