Liečivé rastliny v meniacich sa environmentálnych podmienkach

Vliv abiotických a biotických stresorů na vlastnosti rostlin 11.5.2005
Dehydriny u ječmene (Hordeum vulgare) a jejich funkce
při ochraně rostlin vůči suchu a chladu
Klára Kosová, Pavel Vítámvás, Ilja Tom Prášil, Pavla Prášilová, Jana Chrpová
Výzkumný ústav rostlinné výroby, Odbor genetiky a šlechtění, Drnovská 507, 161 06, Praha
6 – Ruzyně, e-mail: kosova@vurv.cz
Souhrn
Dehydriny jsou skupina proteinů řazená do rodiny proteinů Lea D11. Jsou charakterizovány
přítomností K-segmentu poblíž C-konce proteinů. Exprese dehydrinů je indukována
stresovými faktory způsobujícími dehydrataci rostlinných pletiv, což jsou především sucho,
chlad, zasolení a aplikace kyseliny abscisové. U ječmene bylo zatím identifikováno a popsáno
12 dehydrinových genů, které se specificky exprimují při navození některé z výše uvedených
stresových podmínek. Studium exprese dehydrinů v souvislosti s působením sucha a chladu je
předmětem výzkumu naší laboratoře.
Dehydriny – struktura: Dehydriny jsou skupina proteinů, která patří mezi rodinu proteinů
Lea D11 (Lea = late embryogenesis abundant). Jsou to proteiny strukturní, přítomné jak
v cytoplasmě, tak i v jádře, vykazující ochrannou funkci. Jejich charakteristickou doménou,
přítomnou u všech dehydrinů, je tzv. K-segment, což je úsek bohatý na aminokyselinu lysin
lokalizovaný poblíž C-konce proteinu, který v nativní konformaci vytváří amfipatický α-helix
třídy A2 působící jako surfaktant na rozhraní hydrofilní a hydrofobní fáze (hydrofilního a
hydrofobního prostředí) – např. na rozhraní membrána – cytoplasma (Koag et al. 2003). K-
segment je u molekul dehydrinů přítomen v 1 až 11 kopiích na molekulu proteinu. Konsensus
sekvence K-segmentu je EKKGIMDKIKEKLPG. Dalšími charakteristickými doménami,
které mohou, ale nemusejí být u některých dehydrinů přítomny, jsou Y-segment a S-segment.
Y-segment se nachází poblíž N-konce proteinu a je bohatý na tyrosin a má konsensus
sekvenci VDEYGNP. S-segment je bohatý na serin, který může být fosforylován. Fosforylace
serinu v oblasti S-segmentu slouží pravděpodobně jako jaderný lokalizační signál (NLS).
Kromě těchto segmentů mohou dehydriny obsahovat ještě méně konzervované Φ segmenty
bohaté u některých typů dehydrinů na glycin a polární aminokyseliny, především threonin, u
jiných na prolin a alanin. Naopak dehydriny obsahují velmi málo cysteinu a tryptofanu.
Celkově se dehydriny vyznačují velkým obsahem polárních aminokyselin, což určuje i jejich
fyzikálně-chemické vlastnosti: jsou to proteiny hydrofilní, odolné vůči varu (Close 1996,
1997, Campbell a Close 1997).
Výskyt dehydrinů: dehydriny jsou zřejmě poměrně evolučně staré proteiny – jsou rozšířeny
v celé rostlinné říši, vyskytují se již u sinic (např. Anabaena, Calothrix, Nostoc commune) a
zelených řas, např. u Chlorella (Close a Lammers 1993, Close 1996). U ječmene bylo zatím
zjištěno 12 dehydrinů (databáze NCBI) lokalizovaných na 4 chromosomech (3H, 4H, 5H a
6H).
158