AtPUB18 E3 ligazının ABA-teşvikli stoma kapanmasındaki NO sinyalizasyonu üzerindeki etkisi
The effect of E3 ligase AtPUB18 in no signalization on aba-induced stomatal closure
- Tez No: 1006275
- Danışmanlar: PROF. DR. AŞKIM HEDİYE SEKMEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyoloji, Biology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Ege Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Genel Biyoloji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Ubiquitin/26S proteozom sistemi (UPS), bitkilerde biyotik ve abiyotik stres yanıtları, hücre döngüsü ilerlemesi, hormon sinyallemesi, yaşlanma ve sirkadiyen saat gibi çok sayıda hücresel süreçte görev alan temel bir protein modifikasyon ve yıkım sistemidir. UPS, sitoplazma ve nukleusta etkin biçimde çalışarak düzenleyici proteinlerin hücre içi düzeylerini kontrol eder; stres koşulları altında hasar görmüş veya işlevini yitirmiş proteinlerin uzaklaştırılmasını sağlayarak hücresel homeostazın korunmasına katkıda bulunur. Bu yönüyle UPS, bitkilerin değişken çevresel koşullara karşı savunma ve adaptasyon kapasitelerinin şekillenmesinde merkezi bir rol üstlenmektedir. UPS yolunun temel bileşenlerinden biri olan E3 ubiquitin ligazlar, ubiquitinasyon sürecinde substrat özgüllüğünü belirleyen anahtar enzimler olmaları nedeniyle özel bir öneme sahiptir. Bitkiler, diğer ökaryotik organizmalarla karşılaştırıldığında çok daha fazla sayıda E3 ubiquitin ligaza sahip olup bu genişleme, çevresel sinyallere hızlı ve özgül yanıt verme kapasitesiyle ilişkilendirilmektedir. Bitkisel E3 ligazlar başlıca Plant U-box (PUB), SCF/Skp1-Cullin-F-box, HECT ve APC/C sınıflarına ayrılmaktadır. Bu gruplar arasında yer alan PUB proteinleri, yaklaşık 70 amino asitlik U-box domeni taşıyan ve çok sayıda bitki türünde tanımlanmış E3 ligazlardır. Yapılan çalışmalar, özellikle bazı PUB üyelerinin biyotik ve abiyotik stres koşullarına verilen yanıtların düzenlenmesinde etkin roller üstlendiğini ortaya koymuştur. Abiyotik stres koşullarında absisik asit (ABA), stomatal kapanmanın düzenlenmesinde merkezi bir hormon olarak görev yapmaktadır. Bekçi hücrelerde ABA algılanmasını takiben iyon akışları, reaktif oksijen türleri (ROS), kalsiyum (Ca²⁺) ve nitrik oksit (NO) gibi ikincil habercilerin katılımıyla stomatal yanıtlar şekillenmektedir. NO'nun ABA yanıtları sırasında stomatal kapanmanın düzenlenmesinde önemli bir sinyal bileşeni olduğu bilinmesine karşın, bu sürecin UPS bileşenleriyle, özellikle de PUB tipi E3 ubiquitin ligazlarla olan ilişkisi sınırlı düzeyde aydınlatılmıştır. Arabidopsis thaliana'da U-box tipi bir E3 ubiquitin ligaz olan AtPUB18'in, ABA aracılı kuraklık stres yanıtlarında ve stomatal davranışların düzenlenmesinde negatif düzenleyici rol oynadığı bildirilmiştir. Ancak AtPUB18'in, ABA-teşvikli stomatal kapanma sürecinde NO sinyalizasyonu ile ilişkisi henüz ayrıntılı olarak ortaya konmamıştır. Bu çalışmada, AtPUB18'in ABA-teşvikli stoma yanıtları ve NO ile ilişkili süreçler üzerindeki etkileri fizyolojik (büyüme parametreleri, bağıl su içeriği, yaprak su kaybı ve stoma iletkenliği), biyokimyasal (NO, S-nitrozotiyol (SNO), Hidrojen peroksit (H2O2) ve ABA miktarı, S-Nitrozoglutatyon redüktaz (GSNOR) ve NADPH oksidaz aktiviteleri) ve moleküler (AtPUB18, RD29A, RAB18, OST1/SnRK2.6, SLAC1 ve CPK6 genlerinin transkripsiyonel düzeyleri) açıdan değerlendirilmiştir. Sonuç olarak bu bulgular, AtPUB18'in ABA-teşvikli stomatal yanıtlar sırasında NO ile ilişkili fizyolojik, biyokimyasal ve transkripsiyonel değişimlerin düzenlenmesinde önemli rol oynadığını göstermektedir.
Özet (Çeviri)
The ubiquitin/26S proteasome system (UPS) is a fundamental protein modification and degradation pathway involved in many cellular processes in plants, including biotic and abiotic stress responses, cell cycle progression, hormone signaling, senescence, and circadian regulation. The UPS functions actively in both the cytoplasm and nucleus to control intracellular levels of regulatory proteins and contributes to the maintenance of cellular homeostasis by eliminating damaged or dysfunctional proteins under stress conditions. Thus, the UPS plays a central role in shaping plant defense mechanisms and adaptive capacity under changeable environmental conditions. Among the core components of the UPS, E3 ubiquitin ligases are of particular importance because they confer substrate specificity during the ubiquitination process. Compared with other eukaryotic organisms, plants possess a remarkably large number of E3 ubiquitin ligases, and this expansion is closely associated with their ability to respond rapidly and specifically to environmental cues. Plant E3 ligases are mainly classified into Plant U-box (PUB), SCF/Skp1-Cullin-F-box, HECT, and APC/C families. Among these groups, PUB proteins are characterized by a conserved U-box domain of approximately 70 amino acids and have been identified in a wide range of plant species. Numerous studies have demonstrated that specific PUB members play prominent roles in regulating responses to both biotic and abiotic stress conditions. Under abiotic stress conditions, abscisic acid (ABA) acts as a key hormone controlling stomatal closure. Following ABA perception in guard cells, stomatal responses are shaped through the coordinated action of ion fluxes and secondary messengers such as reactive oxygen species (ROS), calcium (Ca²⁺), and nitric oxide (NO). Although NO is recognized as an important signaling component in ABA-induced stomatal closure, the relationship between this process and UPS components remains insufficiently elucidated. In Arabidopsis thaliana, the U-box-type E3 ubiquitin ligase AtPUB18 has been reported to function as a negative regulator in ABA-mediated drought stress responses and stomatal regulation. However, the involvement of AtPUB18 in NO signaling during ABA-induced stomatal closure has not been comprehensively addressed yet. In this study, the effects of AtPUB18 on ABA-induced stomatal responses and NO-related processes were evaluated at physiological (growth parameters, relative water content, leaf water loss, and stomatal conductance), biochemical (levels of NO, S-nitrosothiols (SNO), hydrogen peroxide (H2O2), and ABA, as well as GSNOR and NADPH oxidase activities), and molecular (transcriptional levels of AtPUB18, RD29A, RAB18, OST1/SnRK2.6, SLAC1, and CPK6) levels. Overall, these findings indicate that AtPUB18 plays an important role in regulating NO-associated physiological, biochemical, and transcriptional changes during ABA-induced stomatal responses.