Ρόλος του Hsp90 συστήματος στην αλληλεπίδραση των σηματοδοτικών μονοπατιών των μπρασσινοστεροειδών και γιββερελλινών

Abstract

Η οικογένεια των HSP90 πρωτεϊνών είναι ευρέος διαδεδομένη από τους κατώτερους ευκαρυώτες μέχρι την κορυφή της ιεραρχίας, τον άνθρωπο. Η οικογένεια των HSP90 πρωτεϊνών είναι μια από τις πολυπληθέστερες ομάδες πρωτεϊνών στους ευκαρυωτικούς οργανισμούς τόσο σε συνθήκες καταπόνησης όσο και σε φυσιολογικές συνθήκες. Οι HSP90 πρωτεΐνες κατατάσσονται στην οικογένεια των μοριακών συνοδών και είναι υπεύθυνες τόσο για τη διατήρηση των λειτουργικών διαμορφώσεων των πρωτεϊνών-στόχων τους, όσο και για τη μεταφορά τους στα οργανίδια. Αυτό που τις ξεχωρίζει από τα υπόλοιπα συστήματα μοριακών συνοδών είναι το γεγονός ότι συσχετίζονται με πρωτεΐνες-κλειδιά που είναι ικανές να επάγουν μονοπάτια ζωτικής σημασίας για την ανάπτυξη των οργανισμών. Ως μόρια σινιάλα, οι ορμόνες μεταφέρουν πληροφορίες από κύτταρο σε κύτταρο και οδηγούν ομάδες κυττάρων να υιοθετήσουν συγκεκριμένα αναπτυξιακά πρότυπα. Οι γιββερελλίνες (GA) είναι μια κατηγορία τετρακυκλικών διτερπενικών ορμονών οι οποίες ρυθμίζουν πολλές αναπτυξιακές διαδικασίες, ενώ τα μπρασσινοστεροειδή (BR) είναι μια οικογένεια στεροειδών ορμονών, οι οποίες ανήκουν στην ομάδα των ενδογενών σημάτων και είναι απαραίτητες για την ανάπτυξη των φυτών και την οργανογένεση. Πιθανή είναι η από κοινού δράση των μονοπατιών των BR και GA ορμονών για τον έλεγχο της κυτταρικής αύξησης. Βασικός σκοπός της παρούσας εργασίας είναι η μελέτη του ρόλου του Hsp90 συστήματος στην αλληλεπίδραση μεταξύ των σηματοδοτικών μονοπατιών των μπρασινοστεροειδών (BR) και γιββερελλινών (GA) ορμονών. Για το λόγο αυτό κρίθηκε σκόπιμο να μελετηθούν σε πρωτεϊνικό επίπεδο οι αλληλεπιδράσεις των HSP90 πρωτεϊνών με βασικές πρωτεΐνες των μονοπατιών των BR και GA ορμονών. Τα αποτελέσματα των αντιδράσεων αλληλεπίδρασης με το σύστημα SPLIT-GFP, έδειξαν ότι οι πρωτεΐνες HSP90.1 και HSP90.3 αλληλεπιδρούν με την πρωτεΐνη RGA. Ταυτόχρονα, τα αποτελέσματα από το σύστημα yeast-2-hybrid έδειξαν ότι οι πρωτεΐνες HSP90.1 και HSP90.3 αλληλεπιδρούν και με άλλα σημαντικά μόρια των μονοπατιών των BR και GA ορμονών. Τα αποτελέσματα των τεχνολογικών προσεγγίσεων των BiFC και yeast-2-hybrid αποτελούν μια ισχυρή ένδειξη για τον εξέχοντα ρόλο που διαδραματίζει το Hsp90 σύστημα στην αλληλεπίδραση μεταξύ των δύο μονοπατιών. Ταυτόχρονα, μελετήθηκε η εμπλοκή του Hsp90 συστήματος στον ομο-διμερισμό του υποδοχέα των μπρασσιονοστεροειδών ορμονών (BRI1). Ο διμερισμός του υποδοχέα BRI1 είναι ένα κομβικό σημείο για τη μεταφορά ή μη των ορμονικών σινιάλων μέσα στο κύτταρο. Έτσι αποφασίστηκε να ελεγχθεί αν όντως το Hsp90 σύστημα εμπλέκεται στον ομο-διμερισμό του.

The HSP90 protein family is widely spread among all organisms, from the lower eukaryotes until the top of the hierarchy, the humans. It is one of the largest groups of proteins in eukaryotes that appear both under normal conditions and under stressful ones. The HSP90 proteins are part of the molecular chaperons’ family; they are responsible for preserving the operating modes of the target proteins, and for transporting them to other molecular structures. Due to the fact that they correlate with other key-proteins which are capable of inducing vital pathways concerning the growth of organisms, theHSP90 proteins stand out from the rest of the molecular chaperons. All hormones can be characterized as signal molecules as they transfer information from cell to cell and lead to the adaptation of specific development standards from cell groups. The gibberellins (GA) are a group of tetracyclic diterpenoid hormones that regulate many developmental processes, whereas the brassinosteroids (BR) is a family of steroid hormones, which belong to the group of endogenous signals and are essential for plant growth and organogenesis. The joint action of the paths of BR and GA hormones in order to control cell growth is also a possibility. This study aims to investigate the role that the Hsp90 proteins play in the signaling pathways of brassinosteroid (BR) and gibberellin (GA) hormones, and also in the interaction between them. In order to achieve that, it was considered appropriate to study the interactions between the HSP90 proteins and some key proteins of the BR and GA hormone pathways, at a protein level. After using the SPLIT-GFP system, the results showed that the HSP90.1 and HSP90.3 proteins do in fact interact with the RGA protein. In the mean time, the results of the yeast-2-hybrid system showed that the HSP90.1 and HSP90.3 proteins also interact with other molecules which are important for the BR and GA hormone pathways. These two technological approaches, both the BiFC and the yeast-2-hybrid system, strongly indicated the prominent role played by the Hsp90 protein system, in the interaction between these two pathways. Finally, we investigated the involvement of the Hsp90 protein system in the homo-dimerization of the brassionosteroid hormone receptor (BRI1). The dimerization of the BRI1 receptor is crucial for the transportation of hormonal signals within the cell. Thus, it was decided to study whereas the Hsp90 protein system is indeed involved in its homo-dimerization.