Sejtbiológia, molekuláris transzportmechanizmusok (Orvosi és Biológiai Tudományok Kollégiuma)
80 %
Mikrobiológia: virológia, bakteriológia, parazitológia, mikológia (Orvosi és Biológiai Tudományok Kollégiuma)
20 %
zsűri
Genetika, Genomika, Bioinformatika és Rendszerbiológia
Kutatóhely
Növénybiológiai Intézet (HUN-REN Szegedi Biológiai Kutatóközpont)
résztvevők
Bagyinka Csaba Kis Mihály Kóbori Tímea Ottilia Laczkó-Dobos Hajnalka Racskóné Domonkos Ildikó Szalontai Balázs Ughy Bettina
projekt kezdete
2010-02-01
projekt vége
2014-01-31
aktuális összeg (MFt)
24.000
FTE (kutatóév egyenérték)
9.45
állapot
lezárult projekt
magyar összefoglaló
A foszfatidilglicerin szerepe a sejtosztódásban.
A foszfatidilglicerin (FG) a membránmátrix meghatározó szerkezeti alkotóeleme, és aktív szereplője a sejthatáron lejátszódó folyamatoknak. Az FG a tilakoidmembránok egyedüli foszfolipidje. Csoportunk tanulmányozott több FG-szintézisben hiányos cianobakteriális mutánst. Megállapítottuk, hogy az FG nem csak a fehérje aggregációkban, de az elektrontranszportlánc működésében is fontos szerepet játszik. Megfigyeltük, hogy FG hiányában a sejtek térfogata megnövekedett, ami a sejtosztódás leállására utalt. Cianobakteriális modellrendszerünkön vizsgálhatjuk az FG szerepét a növényi kloroplasztisz biogenezisében. Vizsgálatainkkal az FG-kiürülés sejtciklusra gyakorolt hatását és annak hátterét igyekszünk felderíteni. A vizsgálatokhoz FG-hiányos Synechococcus sp. PCC7942 mutáns törzset használunk. Az FG sejtosztódásra gyakorolt hatását vizsgálnánk olyan mutánsokon, melyekben a sejtosztódásban résztvevő fehérjékhez zöld-fluoreszcens fehérjét kapcsolunk. Valamint ezen fehérjéket kódoló gének inaktiválásával vizsgálhatnánk a fehérjék és az FG hatását a sejtosztódásra. Fluoreszcensen jelölt FG felhasználásával az FG-hez kapcsolódó fehérjéket azonosítanánk. A mutánsok fotoszintetikus tulajdonságait is szeretnénk megvizsgálni. Ezek a vizsgálatok fontos információt adhatnak a cianobaktériumokban és a növények kloroplasztiszaiban lejátszódó FG-függő folyamatokról, valamint a lipidek környezeti stresszel szembeni ellenállásban betöltött szerepéről.
angol összefoglaló
Role of phosphatidylglycerol in cell fission.
Phosphatidylglycerol (PG) is an indispensable structural element of the membrane matrix and it can actively participate in cellular processes. Thylakoid membranes of cyanobacteria, green algae and higher plants contain PG as the only phospholipid constituent. Our group studied the effects of PG depletion on photosynthetic processes in cyanobacteria. Our results demonstrated the importance of PG in protein aggregation and in electron transport processes. Surprisingly, PG depletion resulted in enlargement of cell volume, which indicated that PG depletion inhibits cell division. We establish a cyanobacterial model system for investigating PG involvement in biogenesis of chloroplast of higher plants. We are going to focus on the role of PG in the cell division. We will use PG-deficient Synechococcus sp. PCC7942 mutant cells for our studies. We investigate lipid and protein factors in regulation of cell division. We are planning to visualize the localization of the lipid-binding proteins in the cells using green fluorescence protein fused constructs and fluorescently labeled PG. We identify proteins interacting with PG. We intend to characterize the physiological properties of division-mutant cells. Our studies will give important information about the PG dependent processes in cyanobacteria and chloroplasts. We could also get information about the role of lipids in stress tolerance.
Zárójelentés
kutatási eredmények (magyarul)
A kitűzött céloknak megfelelően elkészítettük az osztódási Synechococcus PCC7942 mutánsokat. Elkészítettünk egy diacil-foszfatidilglicerin (FG) hiányos, cdsA- mutánst, melyben az osztódási gyűrű kialakításáért felelős FtsZ fehérjét GFP-vel jelöltük. A GFP-vel fúziónált FtsZ fehérje expresszálása a sejtekben lehetővé teszi, hogy konfokális lézár pásztázó mikroszkóppal kövessük az FG sejtből történő fokozatos kiürülése során történő az osztódási gyűrű kialakulásának és a mutánsok morfológiájának tanulmányozását. Az osztódási gyűrűben lévő fehérjéket kódoló géneket egyenként inaktíváltuk azért, hogy tanulmányozhassuk azt, hogy miként befolyásolja e fehérjék hiánya az osztódási gyűrű kialakulását. Dual PAM segítségével jellemeztük az egyes mutánsok fotoszintetikus tulajdonságait, mellyel az osztódás megzavarásának a sejt fiziológiai folyamatokra való hatását vizsgálhattuk Megállapítottuk, hogy a lipid összetétel a fotoszintetikus folyamatokat és a sejt osztódást befolyásolta, Míg a PSI aktivitást a hosszan tartó FG kiürülés is kevéssé változtatja a PSII függő oxigénfejlesztő aktivitás az FG kiürülés korai szakaszától kezdve csökken. Megállapítottuk, hogy a elsődleges kinon kötő hely (QA) és a másodlagos között (QB) között az elektron átadás gátolódik. A mutáns sejtek morfológiáját és a fotoszintetikus és respirációs aktivitását tanulmányozzuk. Az eredményeinket a későbbiekben közöljük.
kutatási eredmények (angolul)
According to our aims we generated several cell-division mutants of Synechococcus PCC7942. Moreover a cdsA- nutant was constructed, which is a PG deficient mutant in this mutant FtsZ was labeled by GFP for following the division ring formation during PG depletion. This process can be detected by confocal laser scanning microscopy (CLSM) and it provides an excellent tool for detecting the morphological changes. We systematically inactivated genes encoding division ring forming proteins and studied the effect of individual protein deficiency on ring formation. Photosynthetic properties of the mutants were analyzed by dual PAM measurements which could demonstrate that how the gradual depletion of PG can perturb photosynthetic characters together with cell division. While the PSI activity was hardly disturbed by long-term PG depletion the PSII related oxygen evolving activity was affected even in early stage of depletion. We could conclude that the electron transfer between the primer (QA) and second (QB) qinone binding sites is blocked due to PG deficiency. We are to study morphology and photosynthetic, and respiratory activities of various cell-division mutants.
Kłodawska K, Malec P, Kis M, Gombos Z, Strzałka K.: EPR study of thylakoid membrane dynamics in mutants of the carotenoid biosynthesis pathway of Synechocystis sp. PCC6803., Acta Biochim Pol 59: 87-90, 2012
Dobrikova AG, Domonkos I, Sözer O, Laczkó-Dobos H, Kis M, Párducz A, Gombos Z, Apostolova EL: Effect of partial or complete elimination of light-harvesting complexes on the surface electric properties and the functions of cyanobacterial photosynthetic membranes., Physiol Plant. 147: 248-60., 2013
Szalontai B, Domonkos I, Gombos Z: The Role of Membrane Structure in Acclimation to Low-Temperature Stress, Photosynthesis: Plastid Biology, Energy Conversion and Carbon Assimilation, Advances in Photosynthesis and Respiration 34, 233–250, 2012
Domonkos I, Kis M, Gombos Z, Ughy B.: Carotenoids, versatile components of oxygenic photosynthesis., Prog Lipid Res. 52(4):539-61., 2013
Dankov KG, Dobrikova AG, Ughy B, Bogos B, Gombos Z, Apostolova EL.: LHCII organization and thylakoid lipids affect the sensitivity of the photosynthetic apparatus to high-light treatment., Plant Physiol Biochem.49:629-35., 2011
Krumova SB, Laptenok SP, Borst JW, Ughy B, Gombos Z, Ajlani G, van Amerongen H.: Monitoring photosynthesis in individual cells of Synechocystis sp. PCC 6803 on a picosecond timescale., Biophys J. 99:2006-15., 2010
Laczkó-Dobos H, Todinova SJ, Sözer O, Komenda J, Kis M, Sallai A, Dobrikova AG, Ughy B, Debreczeny M, Gombos Z, Apostolova EL, Domonkos I.: Identification of thylakoid membrane thermal transitions in Synechocystis sp. PCC6803 photosynthetic mutants., Photosynth Res DOI 10.1007/s11120-011-9627-3, 2011, 2011
Sozer O., Kis M., Z Gombos Z., Ughy B.: Proteins, glycerolipids and carotenoids in the functional photosystem II architecture, Frontiers in Bioscience 16, 619-643 (2011), 2011, 2011
