FLS2 - FLS2

FLS Bylo objeveno zapojení genů bičík příjem bakterií. FLS1 byl originál gen objeveno, že odpovídá konkrétnímu ekotypu uvnitř Arabidopsis thaliana. Přesto další studie prokázaly druhý gen FLS známý jako FLS2 který je také spojen s příjmem bičíku. FLS2 a FLS1 jsou různé geny s různými povinnostmi, ale jsou geneticky příbuzné. FLS2 má zvláštní zaměření na obranu rostlin a podílí se na propagaci Kaskáda MAP kinázy. Mutace v FLS2 Gen může způsobit bakteriální infekci nedostatečnou odpovědí na flg22. Proto, FLS2Primárním zaměřením je spojení s flg22, zatímco sekundárním zaměřením je zapojení propagace kaskády MAP kinázy do obrany rostlin.[1]

FLS2 a jeho podobnosti s receptorovými kinázami HOLAKHEASEN

FLS2 je považován za podobný receptoru kináza (RLK). RLK jsou velmi podobné tyrosinkinázy ale odlišné ve skutečnosti, že tyrosinkinázy jsou přítomny u savců a RLK jsou rostlinné specifické. RLK jsou transmembránové proteiny který se skládá z vnitřní, vnější a centrální membránové oblasti. Jelikož jsou proteiny, mají také amino-koncovou doménu a karboxyl-koncovou kinázovou doménu. RLK hrají důležitou roli v příjmu rostlin, což bude prokázáno FLS2.[2] BRASSINOSTEROID INSENSITIVE 1 (BRI1) je další důležitý RLK se spoustou podobností s FLS2. Navzdory sdílení mnoha stejných signalizačních složek mají FLS2 a BRI1 velmi odlišné účinky na buňku.[3]

FLS2 Struktura

FLS2 sestává ze 3 domén: extracelulární, transmembránová a intracelulární. Extracelulární doména je známá jako Opakování bohaté na leucin (LRR) doména. Je to v této oblasti, která je amino-koncem, kde se říká, že má přímou interakci s bičíkem a iniciuje odpověď FLS2 na flg22. Transmembránová doména je místo, kde proteiny přecházejí z extracelulárního do intracelulárního. Tato oblast je obvykle velmi termodynamicky stabilní a vyskytuje se pouze v oblasti fosfolipidová membrána mezi buňkami. Intracelulární doména je doména serin / threonin kinázy. V této doméně fosforylace katalyzuje kaskádu proteinových kináz, což vede k reakci.[4] v FLS2, tato reakce vyvolává změny v růstu a obranyschopnosti rostlin.[5]

Ektopický výraz FLS2

Byl proveden jeden experiment, který ukázal zapojení FLS2 ve vnímání bičíku bylo ektopický výraz z FLS2 pomocí CaMV 35S promotor genů v jednom divokém typu Arabidopsis thaliana rostlina a dva předpokládaní mutanti Arabidopsis thaliana rostliny. Divoký typ Arabidopsis rostlina byla označena Col-0 a dva mutanti byli označeni 35S ::FLS2-col2 a 35S ::FLS2-col4. V tomto experimentu byla depozice kalózy a produkce aktivních druhů kyslíku proměnnými považovanými za ukazatele vnímání bičíku po léčbě flg22, jak je uvedeno v předchozím výzkumu (Gomez-Gomez, et al. 1999). Výsledky této studie ukázaly několik věcí. První věc, kterou ukázal, byla reakce v depozici kalózy 12 hodin po ošetření pouze u jednoho typu rostliny, kterým byl mutant 35S ::FLS2-col2. U divokého typu a mutanta 35S ::FLS2-col4, nebyla detekována žádná depozice kalózy v rostlinách, které vykazovaly snížené hladiny FLS2. V přímé korelaci s odpovědí na ukládání kalózy byla druhá pozorovaná věc zkouška založená na luminolu, která prokázala oxidační vzplanutí v listových tkáních tří typů rostlin. Stanovení na bázi luminolu ukázalo rychlou a silnou oxidační odpověď u mutantního 35S ::FLS2-col2 s léčbou 10 nM flg22, zatímco 10 nM léčba flg22 v mutantu 35S ::FLS2-col4 nebyl schopen vyvolat žádnou oxidační reakci, která by se přirozeně vyskytovala u divokého typu Arabidopsis rostlina. I tak by vyšší hladiny léčby flg22 vyvolaly oxidační odpověď, ale ne signifikantní ve srovnání s divokým typem. Poslední věcí pozorovanou v tomto experimentu bylo ošetření flg22, pokud jde o inhibici růstu u sazenic T2. Kupodivu, inhibice růstu za 35S ::FLS2-col2 byl větší než divoký typ při léčbě flg22, zatímco 35S ::FLS2-col4 ukázaly sníženou inhibici růstu ve srovnání s rostlinami divokého typu ošetřenými flg22, což je inverzní vůči oxidační reakci u těchto dvou mutantů ve srovnání s divokým typem.[1]

Zapojení FLS2 v obranných odpovědích

Stejným způsobem, jako mají savci a hmyz vrozenou imunitní reakci na patogeny, mají rostliny obranný systém, který je podobný, ale přesto modifikovaný. Největší rozdíl mezi rostlinami, savci a hmyzem spočívá v tom, že savci a hmyz nejsou stacionární jako rostliny, proto je obranný systém rostlin složitější a více závisí na signálních cestách, které rostlině oznamují, co by mohlo potenciálně napadnout. S ohledem na to je důležité, aby všechny grampozitivní a gramnegativní bakterie sdílely bičík. Když jsou rostliny stacionární, mohou rostliny rozpoznat specifický molekulární vzorec bičíku, aby se určily fytopatogenní bakterie v obraně rostlin. Jak objevil ektopický výraz FLS2 studie,[1] FLS2 je zaměřen na vnímání bičíku, tedy objevem a přirozeným způsobem rostliny, FLS2 je gen zodpovědný za vnímání bičíku, který signalizuje reakci obrany rostlin. Věci zde nejsou všechno vyřešeny, protože, jak již bylo zmíněno dříve, grampozitivní a gramnegativní bakterie sdílejí bičík, což znamená, že rostliny nemohou rozlišovat mezi avirulentní a virulentní bakterie. To by mohlo být nesmírně užitečné, pokud je přítomno velké množství patogenních bakterií, ale to se také může ukázat jako neúčinné, když dochází k obranné reakci rostlin v důsledku vnímání avirulentních bakterií bičíkem, nebo by se to dalo předpokládat. Ve skutečnosti jsou avirulentní bakteriální obranné odpovědi vyšší než obranné reakce virulentních bakterií díky přítomnosti více specifických elicitorů. Hutcheson (1997)[6] zjistili, že terciární a kvartérní struktury proteinových elicitorů jsou závislé na elicitorové aktivitě. Přesto se rezistentní genové produkty běžně vyskytují v opakujících se doménách bohatých na leucin, což je extracelulární doména FLS2, a hrp geny přímo souvisejí s podněcováním chorob a hypersenzitivní reakcí na rezistentní rostliny. Stručně řečeno, čím více elicitorů, které jsou přítomny ve vnímání bičíku, tím více reakce na obranu rostlin nastane bez ohledu na virulenci. Pro avirulentní patogen je běžnější produkce více elicitorů.[1]

Vyjádření FLS2 z Arabidopsis v rajčatových buňkách

Konstrukce tohoto experimentu je podobná předchozí literatuře z [1] a [7] ale na rozdíl od těchto dvou publikací v této publikaci[2] použitým promotorem byl promotor viru mozaiky květáku 35S používaný k expresi FLS2 kódující sekvence fúzované s trojitou značkou c-myc. Co se stane s a FLS2 gen v Arabidopsis je známo, ale tato studie zkoumá, jak FLS2 gen v Arabidopsis může ovlivnit rostlinu, která obsahuje a FLS2 gen, který nereaguje podobně Arabidopsis. Obrázek 1 v [2] ukazuje, jak rajčatové buňky bez úvodu do Arabidopsis FLS2 Gen nevykazuje žádnou reakci na vnímání flg15 nebo flg22. Při prohlížení Arabidopsis FLS2 gen a buňky rajčete s Arabidopsis FLS2 přidán gen, je zřejmé, že reakce jsou podobné kvůli přítomnosti Arabidopsis FLS2 gen.[2]

Alkalinizační odpověď vyvolaná Flagellinovým derivátem flg22-ΔA16/17

Alkalinizace byla použita k prokázání toků iontů přes membrány v předchozí literatuře.[8][9][10] V této studii byla alkalizace indukována bičíkovým derivátem flg22-ΔA16/17 v rostlinách rajčete vyjadřujících Arabidopsis FLS2 gen. Extracelulární alkalizace byla použita k vyvolání reakce u těchto typů rostlin. Alkalinizace neměla žádný účinek na neošetřené rostliny rajčete, ale zvýšila vazebnou aktivitu k FLS2 byl prokázán bez zvýšení citlivosti na flg22 u rostlin rajčete exprimujících Arabidopsis FLS2 gen. Tento nedostatek zvýšení citlivosti lze přičíst řadě faktorů, které jsou neznámé, přesto předpokládané. Přesto vazba rostlin rajčete vyjadřuje Arabidopsis FLS2 Gen vykazoval podobnou citlivost flg15 jako citlivost normálních rostlin rajčete. To naznačuje, že oba Arabidopsis FLS2 gen a rostlina rajčete FLS2 gen oba pracují v rostlinách rajčete Arabidopsis FLS2 gen. The Arabidopsis FLS2 Gen reaguje na flg22 a přírodní rajče FLS2 gen reaguje na flg15. Dále rajče FLS2 gen byl analyzován na jakékoli deriváty, které by mohly být zodpovědné za genovou expresi. I když je méně aktivní než flg22, jeho derivát flg22-AA16/17 bylo zjištěno, že vyvolává střední alkalizační reakci v Arabidopsis FLS2 gen v obou Arabipdopsis a rajčatové rostliny Arabidopsis FLS2 gen. V zásadě je většina vnímání bičíku vyskytující se v rostlinách rajčete vyjadřována Arabidopsis FLS2 gen se vyskytuje z důvodu Arabidopsis FLS2 gen, zatímco menší část vnímání bičíku lze připsat rajčeti FLS2 gen.[2]

Reference

  1. ^ A b C d E Gómez-Gómez, Lourdes; Boller, Thomas (01.06.2000). „FLS2: Kináza podobná LRR receptoru, která se podílí na vnímání bičíkového baktericidního bičíku u Arabidopsis“. Molekulární buňka. 5 (6): 1003–1011. doi:10.1016 / S1097-2765 (00) 80265-8. PMID  10911994.
  2. ^ A b C d E Činčila, Delphine; Bauer, Zsuzsa; Regenass, Martin; Boller, Thomas; Felix, Georg (01.02.2006). „Kináza receptoru Arabidopsis FLS2 váže flg22 a určuje specificitu vnímání bičíku“. Rostlinná buňka. 18 (2): 465–476. doi:10.1105 / tpc.105.036574. ISSN  1040-4651. PMC  1356552. PMID  16377758.
  3. ^ Bücherl, Christoph A; Jarsch, Iris K; Schudoma, Christian; Segonzac, Cécile; Mbengue, Malick; Robatzek, Silke; MacLean, Daniel; Ott, Thomas; Zipfel, Cyril (06.03.2017). „Imunitní a růstové receptory rostlin sdílejí společné signální složky, ale lokalizují se do odlišných nanodomén plazmatické membrány“. eLife. 6. doi:10,7554 / eLife.25114. ISSN  2050-084X. PMC  5383397. PMID  28262094.
  4. ^ Shiu, S.H. a Bleecker, A.B. (2001). Rodina genů kinázových receptorů podobných rostlinám: rozmanitost, funkce a signalizace. Sci. STKE 2001, RE22.
  5. ^ Gómez-Gómez, Lourdes; Felix, Georg; Boller, Thomas (01.05.1999). "Jediný lokus určuje citlivost na bakteriální bičík u Arabidopsis thaliana". The Plant Journal. 18 (3): 277–284. doi:10.1046 / j.1365-313X.1999.00451.x. ISSN  1365-313X. PMID  10377993.
  6. ^ Hutcheson, Steven W. (1998). "Současné koncepce aktivní obrany u rostlin". Roční přehled fytopatologie. 36 (1): 59–90. doi:10.1146 / annurev.phyto.36.1.59. PMID  15012493.
  7. ^ Zipfel, Cyril; Robatzek, Silke; Navarro, Lionel; Oakeley, Edward J .; Jones, Jonathan D. G .; Felix, Georg; Boller, Thomas (2004-04-15). "Rezistence na bakteriální choroby u Arabidopsis prostřednictvím vnímání bičíku". Příroda. 428 (6984): 764–767. doi:10.1038 / nature02485. ISSN  1476-4687. PMID  15085136.
  8. ^ Felix, Georg; Duran, Juliana D .; Volko, Sigrid; Boller, Thomas (01.05.1999). „Rostliny mají citlivý systém vnímání pro nejkonzervovanější doménu bakteriálního bičíku“. The Plant Journal. 18 (3): 265–276. doi:10.1046 / j.1365-313X.1999.00265.x. ISSN  1365-313X.
  9. ^ Mathieu, Yves; Armen, Kurkdjian; Xia, Hua; Guern, Jean; Koller, Alan; Spiro, Mark D; O'Neill, Malcolm; Albersheim, Peter; Darvill, Alan (01.11.1991). „Membránové reakce indukované oligogalakturonidy v tabákových buňkách kultivovaných v suspenzi“. The Plant Journal. 1 (3): 333–343. doi:10.1046 / j.1365-313X.1991.t01-10-00999.x. ISSN  1365-313X. PMID  29345772.
  10. ^ Nürnberger, Thorsten; Nennstiel, Dirk; Jabs, Thorsten; Sacks, Wendy R .; Hahlbrock, Klaus; Scheel, Dierk (12.8.1994). „Vysoce afinitní vazba fungálního oligopeptidového elicitoru na petrželové plazmatické membrány spouští více obranných odpovědí“. Buňka. 78 (3): 449–460. doi:10.1016/0092-8674(94)90423-5.