SZTE TTK N

1
SZTE TTK NÖVÉNYÉLETTANI TANSZÉKhttp//www.sci.u-s
zeged.hu/plantphysNövényélettan II. Növekedés-
és fejlodésélettan 2004/2005 II. félév
SZTE TTK NÖVÉNYÉLETTANI TANSZÉK http//www.sci.u-s
zeged.hu/plantphys Növényélettan II. Növekedés-
és fejlodésélettan 2004/2005 II. félév. Csütörtök
8-10., TTK eloadó ________________________________
________________________ 1. hét febr.
03. Jelátvitel és génexpresszió (EL) 2. hét
febr. 10. Növekedés és fejlodés (EL) 3. hét
febr. 17. Auxin I.(TI) 4. hét febr. 24. Auxin
II (TI) 5. hét márc. 03 Gibberellinek (TI) 6.
hét. márc. 10. Citokininek (EL) 7. hét márc.
17. Abszcizinsav (EL 8. hét márc.24 Etilén
(TI) 9. hét márc. 31. Tavaszi szünet 10. hét
ápr. 07. BR, JA. (TI) 11. hét ápr. 14.. SA,
Poliminok, NO (TI) 12. hét ápr. 21. Fitokróm
(EL) 13. hét ápr. 28. Virágzás (EL) 14. hét máj.
05. Dolgozat 15. hét máj. 12. Értékelés ________
________________________________________________ A
jánlott irodalom Taiz-Zeiger Plant
Physiology Erdei L. (szerk) Növényélettan.
Növekedés- és fejlodésélettan (JATEPress
2004) Index aláírás feltétele Elfogadott
(66-os) dolgozat. Kollokvium (3 kredit)
2
Ára 1600,- Ft
www.sci.u-szeged.hu/plantphys
3
A Növényélettani Tanszék diploma- és
szakdolgozati témái
Jelátviteli folyamatok követése fluoreszcenciás
mikroszkópiásan
Ca2-koncentráció változások dohány
sejtszuszpenzió kultúrákban (Dr. Szabó Margit
egy. docens)
4
A Növényélettani Tanszék diploma- és
szakdolgozati témái
Fitoremediáció
5
BÚZAKALÁSZ a szemfeltöltodés folyamatának
szabályozása szárazság-stressz alatt
A széndioxid fixáció (Dr. Horváth
Ferenc) Citokinin-szint változások (GC-MS) (Dr.
Bartók Tibor, GKI)
6
Szakdolgozati témáka fotoszintézis tárgykörében
1, A nitrogén monoxid fotoszintézisre gyakorolt
hatásának vizsgálata quenching analízis
segítségével 2, A piretroid típusú
inszekticidek fotoszintetikus elektrontranszport
gátlásának finomabb feltárása
Technikai háttér PAM-2000 impulzus amplitúdó
modulált fluorométer LCpro szén-dioxid fixációs
készülék fluoreszcenciás száloptikai modullal
Dr. Horváth Ferenc
7
Szakdolgozati témáka növényi membrántranszporttá
rgykörében
1, A KAT1 ioncsatorna muködésének vizsgálata
alacsony kálium koncentráció mellett, heterológ
expressziós rendszerben 2, A nitrogén monoxid
ioncsatorna muködést reguláló szerepe
zárósejtekben
Technikai háttér Új laboratórium a
legmodernebb berendezésekkel HEKA EPC 10 patch
clamp erosíto Nikon TS100F fluoreszcens inverz
mikroszkóp Rezgésmentes pneumatikus
asztal Narishige mikromanipulátor HEK sejtvonalak
fenntartásához inkubátor, sterilfülke
Dr. Horváth Ferenc
8
Génexpresszió, receptorok és jelátvitel
9
A prokarióta génexpresszióAz E. coli lac
operonja
10
Az eukarióta gén és mRNS szerkezete
mRNS-t kódoló szakasz
Fehérjét kódoló szakasz
5 vég
3 vég
Minimum promóter
Szabályozó régió
GC-box
Szabályozó régió
I
I
E
E
TATA
CAAT
szabályozó
Terminációs jel
DNS 5
transzkripció
polyA
polyA
pre-mRNS
splicing
polyA
mRNS
m7Gsapka
11
A hisztonok módosítása és a kromatin rendezettsége
DNS
DNS
Acetilált hisztonok
Nem-acetilált hisztonok
nukleoszóma
solenoid
nukleoszóma
Transzkripciós faktor
DNS-szál
12
Eukarióta transzkripciós apparátus
Aktivátorok
enhancer
represszor
silencer
RNS polimeráz II
Általános transzkripciós faktorok
Koaktivátor fehérjék
13
Génexpresszió összefoglalás, szabályozás

• Szabályozási szint Szabályozó lépések
• Sejtmag
• Genom Kromatin ? expresszálható gén
• Transzkripció mRNS szintézis, cisz-, transz-ható
  elemek
• RNS érés, transzlokáció 5 sapka, 3 poliA
  szakasz splicing
• Citoplazma
• Transzláció riboszómához kötodés, transzláció,
  targeting
• Poszttranszlációs események fehérjeszerkezet
  kialakítása

14
Jelek, receptorok, jelátvitelÁltalános alapelvek

• A jel (szignál)
• környezeti tényezok, belso faktorok
• Jelérzékelés (szignál percepció)
• receptorok
• membrán-kapcsolt események és receptorok
• citoplazmikus receptorok
• Jelátvitel (szignál transzdukció)
• Erosítés (citoplazma)
• második hírvivok
• protein kinázok, jelproteinek
• nukleáris transzport
• Dekódolás értelmezés, (nukleusz)
• transzkripció
• Válaszreakció
• Transzláció, proteinszintézis, adaptáció

15
A szignalizációs hálózat elemei és fragmentumai
Fényreceptorokhoz kapcsolódó hálózatok fitokrómok
, kriptokrómok Hormonokhoz kapcsolódó
utak etilén percepció és szignallizáció citokini
n percepció és szignallizáció brasszinoszteroid.
gibberellin auxin szignallizáció nem-konvenc
ionális utak (jázmonsav, peptidek,
oligoszacharidok) A funkció szempontjából
tekintve csírázás és nyugalmi
állapot szeneszcencia és programozott
sejthalál abiotikus és biotikus
stressz tápanyagellátás, nutriensek hiánya vagy
többlete növekedés és fejlodés,
fotomorfogenezis intercelluláris és
szupraindividuális kommunikáció
16
A szignalizációs hálózat mérete, flexibilitása,
redundanciája

• Méret a genom a jelentos hányada
• Arabidopsis 75 (csak kinázra 600, TF-re 2000
  gén)
• E. coli 10 (3000-bol 300 gén)
• Plaszticitás háttere
• Redundancia megbízhatósáag
• Modularitás egy komponens több lánc eleme
• Stabilitás hálózatok szoros összeköttetése
• nincsenek csak lineáris utak
• Dinamizmus gyenge válasz/intenzív válasz
• Matematikai modellezés

17
A szignalizációs hálózat modellezéseA Boole
algebra
18
A szignalizációs hálózat modellezése
19
Jelátvitel Prokariotákban 1
Két-komponensu szabályozó rendszer szenzor
protein (input és transzmitter domén) válasz-reg
ulátor protein (fogadó és output
domén) autofoszforiláló hisztidin
kinázok példa növényekben fitokróm
etilén és citokinin receptor
20
Jelátvitel Prokariotákban 2A két-komponensu
rendszer
21
Jelátvitel Prokariotákban 3Az E. coli
ozmoregulációs rendszere
input
szenzor protein
transzmitter
válaszregulátor
ompC expresszálódik (kis pórus) ompF
represszálódik (nagy pórus)
22
Jelátvitel Eukariotákban 1Másodlagos hírvivok a
jel amplifikálása
23
Jelátvitel Eukariotákban 2Szteroid receptorok
mint transzkripciós faktorok (állati példa)
Növényi szteroidhormon Brasszinoszteroid, recep
tora azonban membrán-kötött BRI1 (brassinosteroid
insensensitive 1, leucine-rich repeat LRR)
Ser-Thr kináz
24
Jelátvitel Eukariotákban 3 A heterotrimér
G-protein és a szerpentin-receptor
25
Jelátvitel Eukariotákban 4A foszfolipáz C út
IP3 és diacil glicerol
26
Jelátvitel Eukariotákban Az inozitol
triszfoszfát (IP3) szerepe
27
Jelátvitel Eukariotákban 5 A foszfolipáz C (PLC)
és az inozitol triszfoszfát (IP3) szerepe
Növényekben még a PLA is fontos szerepet játszik
a felszabaduló linolénsav (183) jázmonsav
képzodéséhez vezet
28
Jelátvitel Eukariotákban 6 A kalcium, mint
másodlagos hírvivo
A jel analóg (amplitudó) és digitális
(frekvencia) kódolása
29
Jelátvitel Eukariotákban 6Kalcium és inozitol
triszfoszfát (IP3) együttmuködés
30
Jelátvitel Eukariotákban 7Kalcium információs
hálózat
31
Kalcium tranziensek jellemzo paraméterei
különbözo környezeti tényezok hatására dohány
csíranövényekben. Az adatokat a kalcium-érzékeny
lumineszcens protein, az aequorin segítségével
kapták

• Jel Lag periódus Felfutási ido A tranziens
  életideje (s)
• Oxidatív sokk 30 10 90
• Hideg sokk 0 4-5 30
• Hiperozmotikum 5 10 30
• Anoxia 60 120 300
• Elicitorok 5-10 20 45-60
• Kék fény 3-6 20-30 90
• Szél 0 0,3 15
• Hosokk 60-180 600 1800

32
Jelátvitel Eukariotákban 8Kalcium kalmodulin
(CaM) és a kinázok
CaM-köto protein kináz (CBK) Ser/Thr
Növényekben liliom portok, kukorica, rizs
                                                
                                                  
                               Schematic
representation of CCaMK showing various
structural features.  
33
Jelátvitel Eukariotákban 9CBK expresszió
dohányban
34
Jelátvitel Eukariotákban 10Kalcium függo
protein kinázok (CDPK)
Kalmodulin-inszenzitív, Ca-függo Két domén
CaMK-hoz hasonló és egy kalmodulinhoz
hasonló Növényekben általánosan elterjedt
                                                                                                                                             Structure of Calcium-ependent protein kinases CDPKs are a class of serine and threonine protein kinases that is unique to plants. They consist of a modular and highly conserved structure in which the calmodulin-like domain containing EF-hand calcium binding motives (black boxes) is tethered via a peptide linker (referred to as junction domain stippled box) to the protein kinase domain. Some isoforms contain a N-terminal myristoylation and palmitoylation motif ().
35
Jelátvitel Eukariotákban 10Kalcium függo
protein kinázok (CDPK)

36
A receptor(-szeru) tirozin kináz (RTK)
Extracelluláris domén
Ligand
Kötohely
Autofoszforiláció
Dimerizáció
Transzmembrán domén
Citoplazmatikus domén
Kináz katalitikus domén
Grb2
foszfotirozinok
Raf ködodése az aktivált Ras-hoz
MAP kináz kaszkád
37
MAP kinázok és PKC, CDK
A MAP kináz rendszer a stresszválasz fo
szereploje (hideg sokk, sebzés, érintés,
kórokozók). Tranziens aktiválódás 1 perc alatt!
A foszfokináz C ioncsatornákat, protein kinázt
foszforilálhat. Sejtciklus szabályozása Ciklin-d
ependens kinázok, CDK, Thr/ser kinázok
38
Protein alapú szignalizáció
Szisztemin sebzési reakció (rovarrágás esetén
proteináz inhibítor szintetizálódik)
A 14-3-3 proteinek a jelátviteli folyamatok
mindenes segítoi. Stresszválasz kialakítása
39
Protein alapú szignalizáció
40
Oxidatív stresszkis jelmolekulák
41
Oxidatív stresszkis jelmolekulák
42
A növények fényreakciói

• Fotoszintézis PAR 400-700 nm
• Fotomorfogenezis fitokróm rendszer 666/730
  nm
• Fototropizmusok kékfény válaszok 400-500
  nm
• UV-B sugárzás 280-320 nm

43
A fényreceptorok

• A fitokrómok és kriptokrómok
• (Elozetes )

44
A fitokróm rendszer
                                               
                              
45
A fényreceptorok A fitokrómok és kriptokrómok
A fitokróm két formájának abszorpciós spektruma
Pr
Pfr
46
A fitokróm rendszer
Cisz/transz izomerizáció
Pr
Pfr
47
A fitokróm rendszer
Kromofór-köto domének
48
A fitokróm rendszer
                                               
                              
49
A fitokróm rendszer

50
A fitokróm rendszerCa-szignalizáció
51
A fitokróm rendszeraz árnyék érzékelése
52
A fitokróm rendszera szomszéd
53
A kék fény receptoraikriptokrómok
54
A kék fény receptoraia kriptokrómok és a
fototropin
Flavoproteinek
LOV domén Light, Oxygen, Voltage
55
A kék fény receptoraikriptokrómok
56
A kék fény receptoraikriptokrómok
57
A hormonok jelátviteli útjaiAuxinok
58
Gibberellinek
59
Citokinin
60
Abszcizinsav
61
Jázmonsav
62
VÉGE

• Köszönöm a figyelmet