Doktoritöö "The Roles of Class XI Myosins in Arabidopsis Development" kaitsmine

Keemia ja biotehnoloogia instituudi doktorant Eve-Ly Ojangu kaitseb 19. veebruaril 2019 algusega kell 12:00 oma doktoritööd "The Roles of Class XI Myosins in Arabidopsis Development" ("Klass XI müosiinide roll müürlooga arengus"). Kaitsmine toimub Tehnikaülikooli loodusteaduste maja ruumis SCI-109 (Akadeemia tee 15).

KOKKUVÕTE
Aktiinifilamendid koos müosiinidega moodustavad osa raku tsütoskeletist, mis on pidevas liikumises ja reaktsioonivalmiduses, võimaldades rakkudel kasvada ja kuju muuta. Müosiinid, aktiinifilamentidel liikuvad mootorvalgud, vastutavad vesiikulite ja organellide transpordi eest rakus ning seeläbi vahendavad ka arenguliste või väliskeskkonnast tulevatele signaalide vastuseid. Eukarüootsetes organismides on praeguseks identifitseeritud 35 klassi müosiine, millest vaid kaks klassi, VIII ja XI, esindavad taimede müosiine.
Käesoleva töö eesmärgiks oli kirjeldada klass XI müosiinide funktsioone mudelorganismis harilik müürlook (Arabidopsis thaliana). Algselt oli teada vaid võimalik müosiinigeenide arv müürlooga 2000. aastal sekveneeritud genoomis, kuid midagi polnud teada nende funktsioonide kohta. Sellest tulenevalt olid käesoleva töö eesmärkideks: (I) kasutades T-DNA insertsioonilisi mutante kirjeldada müürlooga üksikute müosiinide bioloogilisi funktsioone; (II) kasutades kaksik- ja kolmikmutantide analüüsi, iseloomustada klass XI müosiinide kattuvaid rolle taime arengus; (III) uurides klass XI müosiinide kolmikmutandi õie ja lehe arengut, teha kindlaks müosiinide võimalik roll fütohormooni auksiin polaarses transpordis ja lehe vananemises.
Töö tulemused näitavad, et müosiin XI-K on oluline teatud epidermiserakkude, nagu juurekarvad ja trihhoomid, suurust ja kuju mõjutav valk (artikkel I). Kolme klass XI müosiinigeeni (XI-1, XI-2, XI-K) samaaegne inaktiveerimine kolmikmutandis mõjutab epidermiserakkude suurust ja kujul sel määral, et on häiritud erinevate organite kasv ja suurus ning ka taime viljakus. Kuigi kolmikmutandi analüüs näitas, et kõik kolm müosiini omavad kattuvaid rolle müürloogas, siis kaksikmutantide analüüs täpsustas, et kõige rohkem mõjutab neid protsesse müosiin XI-K, seejärel XI-2 ning kõige vähemal määral müosiin XI-1 (artikkel II). Aktiinifilamentide ja müosiinide vastastikust sõltuvust ilmestab fakt, et müosiini kolmikmutandis on märkimisväärselt häiritud ka aktiinifilamentide paigutus ning dünaamika. Sellest lähtuvalt tõstatasime küsimuse – mil määral on müosiini kolmikmutandis häiritud sellised aktiinist sõltuvad protsessid nagu auksiini polaarne transport ja vananemine. Meie tulemused näitavad, et kolmikmutandis on häiritud nii auksiini-tundlike promootorite aktiivsus, teatud auksiin-sõltuvate geenide ekspressioonitase kui ka auksiini eksporteri, PIN1, polarisatsioon emaka epidermise rakkudes. Lisaks tundub rosetilehtede enneaegne vananemine ja suremine kolmikmutandis olevat tingitud aktiini-müosiini rakuskeleti defektide poolt põhjustatud rakustressist, millele viitab stressi poolt indutseeritava vananemise markergeeni, SAG13, väga kõrge ekspressioonitase mutantides. Enamgi veel, auksiini gradiendid ja lehe vananemine on kolmikmutandis omavahel seotud nagu näitavad muutused antotsüaniinide hulgas ning auksiin-sõltuva vananemise markergeeni, SAUR36, ekspressioonitasemes. Ühelt poolt on kolmikmutandi taimede üldine eluiga pikem kui metsiktüübil, sest õitsemine hilineb ja paljunemise faas on edasi lükatud. Teisalt, vaatamata üldisele eluea pikenemisele, vananevad kolmikmutandi rosetilehed enneaegselt. See näitab, et taimede üldine eluiga ja üksiku organi eluiga ei ole võrdelises seoses (artikkel III).
Kokkuvõttes kirjeldavad antud töö tulemused seda, millistes arenguetappides ning organites ja kudedes on müosiinid XI-1, XI-1 ja XI-K müürloogas vajalikud. Lisaks näitab antud töö ka seda, et aktiini-müosiini rakuskelett vahendab dialoogi eri bioloogiliste protsesside (nagu vananemine ja paljunemine) ning erinevate kudede ja organite (vegetatiivsete ja generatiivsete) vahel taimedes, mis on omakorda vajalik taime organismi funktsionaalse terviklikkuse tagamiseks.

Juhendajad professor Erkki Truve (Tallinna Tehnikaülikool) ja Dr. Heiti Paves

Oponendid:

professor Luis Vidali (Worcesteri Polütehniline Instituut, USA)
professor Hannes Kollist (Tartu Ülikool, Eesti)

Doktoritöö on avaldatud Tehnikaülikooli raamatukogu digikogus aadressil https://digi.lib.ttu.ee/