Strukturní domény proteinů bývají často využívány pro predikci jejich možné biologické funkce a také pro vyhledávání možných homologů v jiných organismech. V případě proteinů, které by se mohly účastnit signálních drah, je však taková predikce velmi obtížná. V mnoha případech proteiny mají více než jednu strukturní doménu nebo strukturní domény obecnější povahy, které jsou vlastní vícero skupinám proteinů se zcela odlišnými biologickými funkcemi. Příkladem mohou být proteiny s obecnými motivy známými jako místa protein-proteinových interakcí, např. armadillo-beta-catenin repeat (ARM) motif, který je u rostlin součástí mnoha transportních proteinů, kináz, ubiquitin ligáz, kde je doprovázen zpravidla dalšími konzervovanými motivy indikujícími možnou biologickou funkci na základě podobnosti s jinými modelovými organismy. Jedním z příkladů jsou importiny. Na druhou stranu ARM motiv je součástí mnoha proteinů s dosud neodhalenou funkcí a v takových případech je jediným možným způsobem, jak tuto odhalit, experimentální přístup. Možnou indicií je zjištění, že některým rostlinným proteinům s ARM motivem je přisuzována funkce v signálních drahách. Proteiny s podobně obecnými doménami zprostředkujícími protein-protein, RNA-protein nebo DNA-protein interakce (např. OB-fold, bromodomain, WD40) mohou spolupracovat s transkripčními faktory naznačujícími duální funkce v přenosu signálu, ale i v modulaci struktury chromatinu a následně ovlivnění transkripce v odpovědi na abiotické stresové podmínky (např. osmotický stres, hormony, oxidativní stres). Pro testování funkce rostlinných proteinů a možných signálních drah je proto využíváno mutantních rostlin, kde je kandidátní gen zcela vyřazen nebo je jeho funkce narušena. Prvním krokem je proto pilotní experiment směřujících ke zjištění, zda a jak je mutací kandidátního genu ovlivněn růst mutantních rostlin za zvolených podmínek a jaká je odpověď na hladině transkripce sledovaných genů ve srovnání s rostlinami divokého typu. ARM protein byl dříve charakterizován jako interakční partner telomerázy, jehož biologické funkce nejsou dosud objasněny. Předběžné výsledky získané z transkriptomické analýzy arm-1 mutantních rostlin naznačují jeho zapojení do signálních drah a vztah mezi podmínkami růstu a transkripční odpovědí organismu v průběhu denního cyklu. Dalšími otázkou související s přenosem signálu a ovlivněním transkripce je účinný transport do nebo z jádra zajišťovány importiny a exportiny, které jsou nutné také pro realizaci funkce telomerázy.

Cíle práce:

• Připravit materiál pro pilotní experiment pro charakterizaci transkripční odpovědi arm mutantních rostlin v průběhu denního cyklu.
• Charakterizovat mutantní rostliny kříženců linie TENp43 s vybranými mutantními liniemi genů pro importiny.

Literatura:

• Dokládal J, Benková E, Honys D, Dupľáková N, Lee L-Y, Gelvin SB, Sýkorová E. (2018) An armadillo-domain protein participates in a telomerase interaction network. Plant Molecular Biology 97:407–420.
• Coates JC (2003) Armadillo repeat proteins: beyond the animal kingdom. Trends Cell Biol 13:463–471
• Zachova D et al (2013) Structure-function relationships during transgenic telomerase expression in Arabidopsis. Physiol Plant 149:114–126.
• Majerská J, Sýkorová E, Fajkus J (2011) Non-telomeric activities of telomerase. Mol Biosyst. 7(4):1013-23.
• Schrumpfová PP, Fajkus J. (2020) Composition and Function of Telomerase-A Polymerase Associated with the Origin of Eukaryotes. Biomolecules 10(10):1425.