0104370 - UEB-Q 20043034 RIV US eng J - Článek v odborném periodiku
Sze, H. - Padmanaban, S. - Cellier, F. - Honys, David - Cheng, N. - Bock, K. - Conéjéro, G. - Li, X. - Twell, D. - Ward, J. - Hirschi, K.
Expression Patterns of a Novel AtCHX Gene Family Highlight Potential Roles in Osmotic Adjustment and K+ Homeostasis in Pollen Development.
[Expresní profily členů nově popsané genové rodiny AtCHX ukazují na jejich možnou roli při regulaci osmotické homeostáze vyvíjejícího se pylu.]
Plant Physiology. Roč. 136, č. 1 (2004), s. 2532-2547. ISSN 0032-0889. E-ISSN 1532-2548
Grant CEP: GA MŠMT LZ1K03018
Grant ostatní: National Science Foundation Arabidopsis 2010 Project(US) IBN0209788; National Science Foundation Arabidopsis 2010 Project(US) IBN0200093; National Science Foundation Arabidopsis 2010 Project(US) 0209792; National Science Foundation Arabidopsis 2010 Project(US) 020977
Výzkumný záměr: CEZ:AV0Z5038910
Klíčová slova: Arabidopsis * reverse transcription PCR * Oryza sativa
Kód oboru RIV: EB - Genetika a molekulární biologie
Impakt faktor: 5.881, rok: 2004

A combined bioinformatic and experimental approach is being used to uncover the functions of a novel family of cation/H+ exchanger (CHX) genes in plants using Arabidopsis as a model. The predicted protein (85ů95 kD) of 28 AtCHX genes after revision consists of an amino-terminal domain with 10 to 12 transmembrane spans (approximately 440 residues) and a hydrophilic domain of approximately 360 residues at the carboxyl end, which is proposed to have regulatory roles. The hydrophobic, but not the hydrophilic, domain of plant CHX is remarkably similar to monovalent cation/proton antiporter-2 (CPA2) proteins, especially yeast (Saccharomyces cerevisiae) KHA1 and Synechocystis NhaS4. Reports of characterized fungal and prokaryotic CPA2 indicate that they have various transport modes, including K+/H+ (KHA1), Na+/H+-K+ (GerN) antiport, and ligand-gated ion channel (KefC). The expression pattern of AtCHX genes was determined by reverse transcription PCR, promoter-driven beta-glucuronidase expression in transgenic plants, and Affymetrix ATH1 genome arrays. Results show that 18 genes are specifically or preferentially expressed in the male gametophyte, and six genes are highly expressed in sporophytic tissues. Microarray data revealed that several AtCHX genes were developmentally regulated during microgametogenesis. An exciting idea is that CHX proteins allow osmotic adjustment and K+ homeostasis as mature pollen desiccates and then rehydrates at germination. The multiplicity of CHX-like genes is conserved in higher plants but is not found in animals. Only 17 genes, OsCHX01 to OsCHX17, were identified in rice (Oryza sativa) subsp. japonica, suggesting diversification of CHX in Arabidopsis. These results reveal a novel CHX gene family in flowering plants with potential functions in pollen development, germination, and tube growth.

Kombinace bioinformatických a experimentálních metodických přístupů byla užita k popsání a funkční charakterizaci nové rodiny kationtových přenašečů (CHX) u rostlin za použití modelového systému Arabidopsis. 28 CHX genů kóduje bílkoviny o Mw 85-95 kDa, které sestávají z N-koncové domény s 10-12 transmembránovými úseky (cca 440 aminokyselin) a hydrofilní domény (cca 360 aminokyselin) na C-konci, u které se předpokládá regulační úloha. Hydrofóbní, ale nikoli hydrofilní, doména rostlinných CHX je značně podobná monovalentním kation/proton antiporterům-2 (CPA2), zejména proteinům KHA1 (S. cerevisiae) a NhaS4 (Synechocystis). Poznatky o eukaryotických a prokaryotických CPA2 ukazují, že tyto bílkoviny fungují v několika transportních modech včetně K+/H+ (KHA1), NA+/H+-K+ (GerN) antiport a iontový kanál zprostředkovaný ligandem (KefC). Expresní profily genů AtCHX byle studovány pomocí RT-PCR, in situ expresí B-glucuronidasy řízenou promotory AtCHX genů a pomocí hybridisace Affymetrix ATH1 DNA čipů. Výsledky ukazují na specifickou či preferenční expresi 18 AtCHX genů v samčím gametofytu a 6 genů ve sporofytických pletivech. Transkriptomická data prokázala, že exprese několika AtCHX genů podléhá vývojové regulaci během mikrogametogenese. Je prezentována vzrušující hypotéza, že proteiny CHX umožňují úpravu osmotické homeostáze draselných iontů během pozdních fází dozrávání pylu a po jeho rehydrataci, která předchází vyklíčení. Mnohočetnost genů CHX, která je konzervována mezi vyššími rostlinami, nebyla u živočichů prokázána. Počet pouhých 17 genů CHX popsaných u rýže (Oryza sativa subsp. japonica) naznačuje možnou diverzifikaci genové rodiny CHX u Arabidopsis. Naše výsledky vedly u semenných rostlin k popsání nové genové rodiny CHX, jejíž členové se pravděpodobně podílejí na kontrole vývoje a klíčení pylu a růstu pylové láčky.
Trvalý link: http://hdl.handle.net/11104/0011644