Диссертация (1145917), страница 9
Текст из файла (страница 9)
truncatula экспрессиюMtSERK1 наблюдали как в эмбриогенных, так и в неэмбриогенных каллусах (вкоторых наблюдается формирование корней). Показано, что работа этого генаактивируется ауксином (возможно, эта активация является одним из механизмовауксиновой индукции СЭ). Анализ активности промотора MtSERK1 у M. truncatulaпоказал, что экспрессия этого гена, помимо собственно эмбриогенеза, может бытьсвязана 1) с первичными меристемами корня и побега, а также с зановоформирующимися меристемами клубеньков и латеральных корней 2) с границеймежду двумя разными типами тканей или органов 3) с прокамбиальнымиклетками в проводящих тканях.
Кроме того, MtSERK1 экспрессируется вэксплантах (в данном случае эксплантами служили кусочки листьев) черезнесколько дней после начала культивирования в местах начала активного деленияклеток (около проводящих пучков и по краю экспланта). По мере того, как в тойили иной части экспланта устанавливался режим активных клеточных делений,нормальный для каллуса, экспрессия MtSERK1 исчезала из этой области.
Наосновании этих данных был сделан вывод о том, что экспрессия этого генаотражает изменения в развитии, связанные с репрограммированием направленияклеточной дифференцировки (Nolan et al., 2009).1.2.4.1. ТФ WOX и их роль в СЭWOX (WUSCHEL-LIKE HOMEOBOX) – это семейство гомеодоменсодержащих белков, члены которого являются одними из основных регуляторовпролиферации и дифференцировки клеток у растений. Белки WOX имеют двенебольшие дополнительные (по сравнению с гомеодомен-содержащими белкамиживотных) петли между первой и второй и между второй и третьей альфаспиралями гомеодомена.Наряду с гомеодоменом белки WOX содержат мотив WUS (T-L-X-L-F-P-XX, где X — любая аминокислота), который отличает их от других гомеобокс-44содержащих ТФ.Более строго определённая аминокислотная последовательность мотиваWUS— T-L-[DEQP]-L-F-P-[GITVL]-[GSKNTCV]; такой мотив есть только унекоторых белков WOX, принадлежащих отдельной ветви семейства – ветвиWUS.
Он локализован ближе к C-концу относительно гомеодомена.Некоторые белки WOX содержат последовательность аминокислот междугомеодоменомиWUS-боксом,которая,возможно,работаетвкачествеактивирующего домена, и/или содержат домен EAR (ERF-associated AmphiphilicRepression), который вовлечён в репрессию транскрипции. Вырожденную формумотива EAR ([LVI]-X-[LVI]-X-[LVI]) можно найти во всех трёх ветвях WOX. Этотмотив не всегда находится на C-конце, в некоторых случаях он перекрывается сдругими доменами и также может быть представлен несколькими копиями.
(vander Graaff et al., 2009).Геном A. thaliana содержит 15 генов WOX. Филогенетическое древосемейства WOX можно разделить на три ветви: ветвь WUS, промежуточная ветвьи древняя ветвь. Рассмотрим кратко основные функции и особенностипредставителей этих ветвей.Ветвь WUS специфична для семенных растений, при этом входящие в еёсостав гены WUS и WOX5 возникли после дивергенции покрытосеменых иголосеменных.У A. thaliana гены WUSCHEL и WOX5 регулируют развитие побеговой икорневой апикальных меристем, соответственно (Laux et al., 1996, Sarkar et al.,2007).В частности, ген ТФ WUSCHEL экспрессируется в клетках организующегоцентра ПАМ, стимулируя пролиферацию и подавляя дифференцировку клеток,окружающих организующий центр.
Для многих генов из семейства WOXпоказано наличие систем регуляции с помощью пептидов из семейства CLE(CLAVATA3/EMBRYO SURROUNDING REGION) – небольших секретируемыхсигнальных пептидов, которые выделяют в отдельный класс пептидных гормонов,регулирующих процессы дифференцировки.45В частности, белок WUS, мигрируя в зону стволовых клеткок, индуцируетсинтез пептида CLAVATA3 (CLV3) (Daum et al., 2014, Yadav et al., 2012). WUS иCLV3 являются антагонистами: WUS ингибирует дифференцировку стволовыхклеток и стимулирует их пролиферацию, в то время как CLV3 подавляетэкспрессию гена WUS, связываясь с собственными мембранными рецепторами,принадлежащими к группе— LRR-киназ (киназы с лейцин-богатыми повторами).Основным рецептором CLV3 является киназа CLV1; кроме того, её могутзамещать киназы BARELY ANY MERISTEM 1, 2, и 3 (BAM 1, 2 и 3), а такжеRECEPTOR-LIKE PROTEIN KINASE 2 (RPK2) Родственные им белки CLAVATA2и CORYNE (CRN), также необходимы для рецепции CLV3.
У CLAVATA2 неткиназного домена, а у CORYNE отсутствует экстрацеллюлярный домен, ипредполагалось, что формируя гетеродимер, эти белки образуют функциональныйрецептор. Однако, согласно последним данным, киназный домен CORYNEявляется нефункциональным. Возможно, CLV2 и CRN необходимы дляформирования комплексов белков CLV1, что позволяет усиливать сигнал отпептида CLV3 (Soyars et al., 2016).Сигнальный путь от рецепторов CLV к подавлению транскрипции WUS кнастоящему времени не выяснен, однако предполагается, что в нём участвуют Gбелки, убиквитин-лигазы, а также MAP-киназный каскад (Soyars et al., 2016).Механизм действия WUS в нише стволовых клеток связан со стимуляциейдействия цитокининов: показано, что WUS напрямую подавляет экспрессию генаARR7 (ARABIDOPSIS RESPONSE REGULATOR 7) у арабидопсиса.
ARR7 относитсяк группе генов ARR A-типа, функции которых заключаются в подавлении ответана цитокинин; тем самым эти гены, в частности, подавляют развитие ПАМ.Выявлено негативное влияние WUS и на экспрессию других генов этой группы:ARR5, ARR6 и ARR15 (Leibfried et al., 2005). Цитокинин, в свою очередь,стимулирует экспрессию WUS (Buechel et al., 2010). В самом организующемцентре, т.е. в зоне, где пролиферация клеток подавлена, WUS выполняетпротивоположныефункции:репрессируетгенТФHECATE1,которыйстимулирует пролиферацию стволовых клеток в ПАМ (Schuster et al., 2014).46Недавнее исследование показало, что белок WUS взаимодействует с ТФ HAM1-4из семейства GRAS, и это взаимодействие необходимо для выполнения егофункций (Zhou et al., 2015).Помимо этого, WUS экспрессируется в семязачатках в клетках нуцеллуса, иего экспрессия необходима для формирования интегумента (Gross-Hardt et al.,2002).
Цитокинин активирует транскрипцию WUS в семязачатках, а ТФ BEL1вместе с ТФ CORONA, PHABULOSA и PHAVOLUTA ограничивают зону егоэкспрессии (Bencivenga et al., 2012, Yamada et al., 2016).WUS также является важным маркером и стимулятором побегообразованияи СЭ, что было показано на разных видах (Su et al., 2009, Solís-Ramos et al., 2008,Bouchabké-Coussa et al., 2013, Gordon et al., 2007). В частности, у A. thalianaэкспрессия WUS в эмбриогенных каллусах индуцируется в будущих ПАМсоматических эмбрионов, когда сами соматические эмбрионы ещё неразличимы.WUS начинает экспрессироваться в эксплантах после удаления из средыэкзогенного ауксина (Su et al., 2009).У M.
truncatula при культивировании на среде с ауксином и цитокинином,используемой для индукции СЭ, изначально наблюдается экспрессия MtWUS вовсех тканях листового экспланта. Затем область его экспрессии постепенносужается до небольших групп клеток, из которых впоследствии образуютсясоматические эмбрионы (также экспрессирующие этот ген). Следует отметить,что экспрессия MtWUS имеет место как в эмбриогенных каллусах M.
truncatula,такивнеэмбриогенных.Однакотольковэмбриогенныхкаллусахэкспрессируется CLV3 - вероятно, он ограничивает транскрипцию MtWUS в зонахформирования соматических эмбрионов. По-видимому, экспрессия MtWUSсвязана с образованием тотипотентных стволовых клеток, из которых вдальнейшем может образоваться соматический эмбрион или побег (Chen et al.,2009).Функции, аналогичные гену WUS в ПАМ, выполняет WOX5 в КАМ.
Онэкспрессируется в покоящемся центре КАМ и подавляет дифференцировкудистальных стволовых клеток (стволовых клеток колумеллы) (Sarkar et al., 2007).47Как и для WUS, для гена WOX5 также обнаружена петля отрицательной обратнойсвязи, регулирующая его экспрессию: в этом сигнальном пути работает пептидCLE40 и его рецепторы ARABIDOPSIS CRINKLY4 (ACR4) и CLAVATA1 (CLV1),подавляя экспрессию WOX5 в КАМ.Помимо КАМ, ген WOX5 экспрессируется в различных нерегулярныхмеристемах, таких как меристемы клубеньков (Osipova et al., 2012) имеристемоподобные структуры агробактериальных и спонтанных опухолей(Виноградова и др.., 2015, Lebedeva et al., 2015).WOX5, как было показано недавно на A.
thaliana, также принимает участие вСЭ, участвуя в спецификации КАМ соматических эмбрионов. Подавлениеэкспрессии WOX5 в эксплантах значительно снижает количество формируемыхсоматических эмбрионов, и большинство из них характеризуются аномальнымразвитием (нарушено формирование корня и гипокотиля) (Su et al., 2015).Как и в случае WUS, экспрессия WOX5 наблюдается в эксплантах ещё допоявления видимых соматических эмбрионов под поверхностью экспланта, вотдельных небольших зонах, которые, по всей вероятности, в дальнейшем стануторганизующими центрами КАМ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
