Onderzoek Luc Roef

Abstract

Dit project beoogt de identificatie van componenten van de signaaltransductiecascade tijdens oxidatieve stress in planten door middel van een gei'ntegreerde immunologische en proteoomtechnische aanpak. Tijdens de ontwikkeling wordt een plant voortdurend blootgesteld aan verschil!ende soorten stress. Het vermogen om snel en gepast te reageren op deze veranderingen zijn essentieel voor overleving. Veranderingen in hormoon homeostase spelen hierbij vaak een belangrijke rol. De kennis om trent de rot van plantengroeiregulatoren zoals abscisinezuur (ABA), ethyleen, jasmonaat (JA) en salicylzuur (SA) als belangrijke signaalmoleculen bij stress-responsen is reeds zeer gestoffeerd. Voor auxines en cytokinines geldt dat in mindere mate. Toch worden ook zij in verband gebracht met een aantal stressfenomenen. Verschil!ende studies wijzen uit dat een centrale component in vele cellulaire responsen oxidatieve stress is (Desikan et al., 2001; Neil! et al., 2002). Oxidatieve stress ontstaat door een onevenwicht in het metabolisme van reactieve zuurstofsoorten (ROS). Bij blootstel!ing aan biotische en abiotische stress wordt de productie van deze ROS ge.jnduceerd en treden ze op als een signaal dat een waaier aan moleculaire, biochemische en fysiologische responsen doet ontstaan. Stikstofmonoxide (NO) is vaak een belangrijke component in de onderliggende signaalcascades. NO, een gasvormig vrij radicaal, kan op diverse wijzen een interactie aangaan met ROS en zo de respons op biotische en abiotische stressfactoren be"jnvloeden (Del!edonne et al., 1998; Neil! et al., 2002; Neil! et al., 2003). Net als in dierlijke systemen warden zowel cyclisch GMP als cyclisch ADPR genoemd als signaalmoleculen van het plantaardig NO signaaltransductiesysteem. Cyclisch GMP wordt in planten aangemaakt als antwoord op NO toediening (Pfeiffer et al., 1994) en cADPR synthese zou op zijn beurt ge.jnduceerd warden door cGMP. Beiden zijn in staat sommige functies van NO na te bootsen (Durner et al., 1998), en een specifieke inhibitor van guanylyl cyclase (ODQ) inhibeert in Arabidopsis thaliana NO-ge.jnduceerde celdood" Een membraanpermeabel cGMP-an.aloog, 8-Br-cGMP, heft dit inhiberend effect op (Clarke et al., 2000). In dierlijke systemen wordt de stress ge.jnduceerde cADPR synthese geactiveerd via een cGMP-afhankelijk prote.jne kinase. Tot nu toe werd het bestaan van een gelijkaardig prote.jne nag niet gerapporteerd voor hogere planten, maar de recente isolatie van het gen voor een vermeend cyclisch nucleotide afhankelijk prote.jne kinase aan ons labo biedt een valabele kandidaat voor deze functie. In diens promoterregio werden tal van stress-gereguleerde elementen aangetroffen, zoals het ABA-respons element (ABRE) "heat shock"-respons element, de aan ABRE verwante "GC-repeat" (Litts et al., 1992) en de koude en waterstress gereguleerde dehydratie (DRE)/"C-repeat"-respons elementen (Baker et al., 1994). Oak de aanwezigheid van een salicylzuur gereguleerd promoter element (TCA), een wonde gei'nduceerd respons element, (WUN) (Pastuglia et al., 1997), en de aanwezigheid van de "TC-rich repeat", een stress en verdedigings ge.jnduceerd respons element (Klotz en Lagrimini 1996), versterken de vermoedens voor een functie van dit kandidaat cyclisch nucleotide afhankelijk proteïne kinase in stress responsen.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Prinsen Els
• Promotor: Van Onckelen Harry
• Co-promotor: Laukens Kris
• Co-promotor: Roef Luc
• Co-promotor: Witters Erwin

Onderzoeksgroep(en)

• Geïntegreerd Moleculair Plantenfysiologisch Onderzoek (IMPRES)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

responsen op stress condities. Deze keten zou gelijkaardig zijn aan diegene die in dierlijke systemen reeds gekend is. De juiste karakterisering van het mechanisme waarmee het cyclisch GMP signaal een cyclisch ADP-ribose signaal activeert ontbreekt echter in planten. Het laboratorium voor plantenbiochemie en -fysiologie aan de Universiteit Antwerpen verricht reeds verscheidene jaren onderzoek naar cyclische nucleotiden in planten. In het kader van dit onderzoek werd aangetoond dat Nicotiana tabacum 'BY-2' cellen en Arabidopsis thaliana een kandidaat cyclisch nucleotide afhankelijk proteïne kinase/fosfatase gen tot expressie brengen. Op basis van sequentiehomologie vermoeden we dat het gecodeerde proteïne een op proteïne fosfatase 2C gelijkend domein bevat, gevolgd door een cyclisch nucleotide bindend domein en een katalytisch kinase domein (=> PP2C-PKNR-PKNC), waardoor het op verrassende wijze afwijkt van de prototypische cyclisch nucleotide afhankelijke proteïne kinasen zoals die worden aangetroffen in gisten of dierlijke systemen. Verschillende transcript varianten komen voor en preliminaire data lijken te wijzen op een fluctueren gedurende de celcyclus. Analyse van de vermoedde promoterregio's voor dit gen toonde in beide modelorganismen verschillende exemplaren van celcyclus gereguleerde, maar ook van licht en stress gereguleerde respons elementen. Doel van dit project is op basis van deze vaststellingen na te gaan wat de relatie van dit proteïne tot de elementen van de veronderstelde NO-cGMP-cADPR signaaltransductiecascade is. Om dit te onderzoeken wensen we gebruik te maken van op het laboratorium beschikbaar plantenmateriaal (Arabidopsis en BY-2) waarin (enkele varianten van het) proteïne respectievelijk tot overexpressie worden gebracht of onderdrukt worden. Tevens zal gebruik gemaakt worden van plantenmateriaal (Arabidopsis en BY-2) dat promoter EGFP/GUS constructen bevat. Deze modelorganismen, zowel wild-type als mutant en transformant, zullen worden onderworpen aan verschillende soorten biotische en abiotische stress, en zullen de verschillende signaalmoleculen individueel toegediend krijgen. Met behulp van biochemische, microscopische, moleculair biologische en proteoom analyse technieken worden de signaalmoleculen (NO, cGMP, cADPR en hun cellulaire doelwitten) telkens geobserveerd. Observatie van de verschillen in deze niveaus en op morfologisch vlak tussen de wild type planten en de mutante planten met de verschillende 'knock-outs' of het constitutief geactiveerde gen, zou indicaties moeten geven omtrent het functioneren van het kandidaat gen in de vooropgestelde signaaltransductiecascade.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Onckelen Harry
• Co-promotor: Roef Luc
• Mandaathouder: Van Ingelgem Carl

Onderzoeksgroep(en)

• Geïntegreerd Moleculair Plantenfysiologisch Onderzoek (IMPRES)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Het project beoogt door een combinatie van 'state of the art' methodes van genetische analyse en proteoomanalyse de biochemische eigenschappen en de fysiologische rol van een aantal 'splice' varianten van een nieuwsoortig kandidaat hybride cyclische nucleotide afhankelijk proteïne kinase/fosfatase uit hogere planten te vinden. Met name een mogelijke rol in de regulatie van de plant celcyclus wordt onderzocht.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Roef Luc

Onderzoeksgroep(en)

• Geïntegreerd Moleculair Plantenfysiologisch Onderzoek (IMPRES)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Doel van het onderzoek bestaat uit het ophelderen van het cAMP metabolisme in hogere planten. Daarbij wordt gebruik gemaakt van al dan niet getransformeerde planten, waarin het cAMP gehalte en de adenylaat cyclase activiteit gemeten wordt. Verder wordt door middel van moleculair biologische technieken getracht de genetische achtergrond van het cAMP metabolisme op te sporen in hogere planten.

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Onckelen Harry
• Mandaathouder: Roef Luc

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Doel van het onderzoek bestaat uit het ophelderen van het cAMP metabolisme in hogere planten. Daarbij wordt gebruik gemaakt van al dan niet getransformeerde planten, waarin het cAMP gehalte en de adenylaat cyclase activiteit gemeten wordt. Verder wordt door middel van moleculair biologische technieken getracht de genetische achtergrond van het cAMP metabolisme op te sporen in hogere planten

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Onckelen Harry
• Mandaathouder: Roef Luc

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject

Abstract

Onderzoeker(s)

• Promotor: Van Onckelen Harry
• Mandaathouder: Roef Luc

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

• Onderzoeksproject