Cell biology and molecular transport mechanisms (Council of Medical and Biological Sciences)
60 %
Crop physiology (Council of Complex Environmental Sciences)
25 %
Crop protection (Council of Complex Environmental Sciences)
15 %
Panel
Genetics, Genomics, Bioinformatics and Systems Biology
Department or equivalent
Institute of Plant Biology (HUN-REN Biological Research Centre Szeged)
Starting date
2006-01-01
Closing date
2008-12-31
Funding (in million HUF)
4.291
FTE (full time equivalent)
1.08
state
closed project
Summary in Hungarian
A kiegészítendő OTKA pályázat (T049491) azon az eredeti megfigyelésünkön alapul, hogy a növényekben egy népes, de még jellemezetlen, kinázcsalád (RLCK VI) egyes tagjai képesek a Rho-típusú GTPáz molekulákat foszforilálni és ezáltal azok jeltovábbító aktivitását befolyásolni. A Rho GTPázok számos jelátviteli folyamatban szerepelnek mint molekuláris kapcsolók, de kapcsolódásuk az ismert jelátviteli hálózatokhoz nem ismert. Az OTKA kutatások során a RLCKVI kinázcsalád tagjainak és a GTPázokhoz való kapcsolatuknak a jellemzésével a növényi sejtekben betöltött általános szerepükre keressük a választ. Jelen pályázat célja ezeknek a kutatásoknak a kiterjesztése a patogén-növény kapcsolatra. A Rho GTPázok a plazmamembrán NADPH oxidáz aktivitásának szabályozásán keresztül résztvesznek a növény védekezésében az ún. hiperszenzitív reakció kiváltásával. Ennek a mechanizmusa azonban szintén nem ismert. A külföldi partner segítségével arra teszünk kísérletet, hogy a Rho GTPáz foszforiláció illetve a RLCK VI kinázok szerepét tisztázzuk ebben a folyamatban is. Így egy sokkal általánosabb képet kaphatunk erről az új jelátvitei kapcsolatról és a növényi sejtekben betöltött szerepéről. A külföldi partner speciális tapasztalatokkal és egy egyedülálló, modern technológiai platformmal rendelkezik a kísérletek hatékony elvégzését téve lehetővé.
Summary
The original research project, to be supplemented with the present proposal, is based on the original recognition that members of the plant specific RLCK VI kinase family can phosphorylate and thus regulate Rho GTPases. These small GTP-binding proteins serve as molecular swuitches in diverse signal transduction cascades, but their link to receptor signaling is unknown. The original research project aims to reveal the role of Rho GTPase phosphorylation and RLCK VI kinase activity in the life of plant cells. The present proposed research would like to extend these investigations for the field of plant-pathogen interaction. The role of Rho GTPases in these processes, especially in the hypersensitive reaction, via the regulation of PM-NADPH oxidase activity is indicated by several experimental results. However, the signaling steps leading to the induction of the hypersensitive reaction are largely unknown. With the help of our foreign partner, we aim to reveal the role of Rho GTPase phosphorylation and RLCK activity in these processes. We expect that in this way we will obtain a more general picture about functional role of this new signaling link. The foreign partner has special experiences and a unique, uptodate technology platform to promote the experimentation.
Final report
Results in Hungarian
A Rop GTPázok a sejten belüli jelátviteli hálózatok molekuláris kapcsolói. Alapvető szerepük van számos sejtfolyamat szabályozásában, de a kapcsolódó jelátviteli mechanizmusok növényekben még alig ismertek. Kutatásaink során azonosítottunk lucernában olyan kináz fehérjéket (RRK), amelyeket a Rop GTPázok specifikusan aktiválnak. Pályázatunk ezek jellemzéséhez kapcsolódott. Kimutattuk, hogy a kináz nem foszforilálja a Rop GTPázt. Ennek ellenére megvizsgáltuk a Rop GTPáz potenciális foszforilációjának az esetleges szerepét a GTP-kötésre, GTPáz aktivitásra és fehérje-fehérje kölcsönhatásokra. Úgy találtuk, hogy az adott mutáció befolyásolja a fenti jellemzőket. Az RRK kinázokat indukálható promóterrel kifejező, illetve a kináz fehérjéket nem termelő transzgenikus növényeket állítottunk elő, melyek vizsgálata azonban még nem fejeződött be.
A német partnertől segítséget kaptunk fehérjék tömegspektroszkópia vizsgálatában, a bimolekuláris fluoreszcencia komplementáció technika honosításában, a GTP-kötés fluoreszcencia energia transzferen alapuló vizsgálatában illetve kutatási anyagok cseréjén keresztül. Az együttműködés hozadéka egy közösen beadott európai pályázat, amelynek a második változata még elbírálás alatt áll.
Results in English
Rop GTPases are molecular switches involved in many basic cellular processes in plants. Despite their central role in cellular signaling, our knowledge on their signaling partners is scarce. We identified for the first time plant kinases (RLCK VI_A) directly activated upon binding to Rop GTPases. Our research activity was linked to the characterization of this signaling interaction. It was investigated whether the kinases can phosphorylate the Rop GTPase. Although it could not be established, the potential phosphorylation of the GTPases on a specific residue was further investigated using a phosphomimic GTPase mutant. This mutation had a negative effect on GTP-binding and hydrolysis, and differentially affected protein-protein interactions. Furthermore, transgenic plants have been created that overexpress some of the RLCK VI_A kinases under the control of an inducible promoter, or, alternatively, do not expressthe kinase proteins as a result of RNA-interference. However, the characterization of these plants could not be accomplished yet. Collaboration with the German partner was successful. In addition to the exchange of research material, we had access to and learned technologies like MALDI-TOF analysis of protein phosphorylation, bimolecular fluorescence complementation, GTP-binding assay based on fluorescent energy transfer. The collaboration resulted in a common application for a European training grant, the second version of which is currently under evaluation.
Dorjgotov D, Jurca ME, Dunainé-Fodor C, Szűcs A, Ötvös K, Klement É, Bíró J, Fehér A: Plant Rho-type (Rop) GTPase-dependent activation of receptor-like cytoplasmic kinases in vitro., FEBS Letters, accepted for publication, 2009
Jurca ME, Bottka S, Feher A: Characterization of a family of Arabidopsis receptor-like cytoplasmic kinases (RLCK class VI)., Plant Cell Rep 27:(4) 739-748, 2008
Fehér A, Jurca ME, Fodor-Dunai C, Dorjgotov D: Regulation of ROP GTPase Signalling at the Gene Expression Level: A Review., The Open Plant Science Journal 2: 37-46, 2008
