Universität zu Köln

Molecular and Genetic Analysis of the effects of SUMOylation on the regulation of floral transition in Arabidopsis

Villajuana Bonequi, Mitzi (2011) Molecular and Genetic Analysis of the effects of SUMOylation on the regulation of floral transition in Arabidopsis. PhD thesis, Universität zu Köln.

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    Abstract

    SUMOylation, the post-translational attachment of SUMO (Small Ubiquitin-like Modifier) to a substrate protein, regulates the activity of several proteins involved in critical cellular processes like cell division and transcriptional regulation. SUMO is subsequently removed from substrates by SUMO-specific proteases, making this modification reversible. In plants, SUMOylation has been implicated in several physiological responses and flowering time control. ESD4 (Early in Short Days 4) encodes a SUMO-specific protease that prevents the accumulation of SUMO-conjugates in Arabidopsis. The esd4-1 mutant shows a very early flowering phenotype as well as several shoot developmental distortions suggesting an important role of SUMOylation in the regulation of plant development. To investigate the role of SUMOylation in flowering time control a suppressor screen of esd4 was performed. 120 independent suppressors of esd4 (sed) were isolated and 15 of them further characterized. The SUMO-conjugate levels of these seds are more similar to those of esd4-1 than to the wild type. Rough map positions for five of these sed mutants were established using classical genetic methods, and combined with Next Generation Sequencing sed111-1 was finemapped to a region of chromosome I that contains only six candidate genes. In a different study, SUMOylation of SHORT VEGETATIVE PHASE (SVP) was assessed and SUMO attachment lysines were determined using E. coli strains that recapitulate the SUMO conjugation pathway. SVP interacts with FLOWERING LOCUS C (FLC) to form a strong floral repressor complex. To study the role of SUMOylation in SVP function, an svp-null mutant (svp-41) was transformed with constructs aiming to hyperSUMOylate (translational fusions with SUMO or AtSCE) or hypoSUMOylate (mutations in the putative SUMO-attachment sites) the SVP protein in transgenic plants. Mutant phenotypes caused by these constructs are discussed.

    Item Type: Thesis (PhD thesis)
    Translated abstract:
    AbstractLanguage
    SUMOylierung ist eine post translationale Proteinmodifikation, in der an das Substrat kovalent ein oder mehrere SUMO (Small Ubiquitin-like Modifier) gebunden werden. Sie kontrolliert die Aktivität verschiedener Proteine, die in kritische zelluläre Prozesse, wie Zellteilung und Transkriptionsregulation, involviert sind. Die kovalente Bindung von SUMO an das Substrat kann von SUMO-spezifischen Proteasen gespalten werden, wodurch diese Modifikation reversibel ist. In Pflanzen wurde gezeigt, dass die SUMOylierung in verschiedenen physiologischen Antworten und in der Kontrolle des Blühzeitpunkts involviert ist. Das Gen ESD4 (Early in Short Days 4) kodiert eine SUMO-spezifische Protease, die die Akkumulation von SUMO-Konjugaten in Arabidopsis verhindert. Die esd4-1 Mutante zeigt einen sehr früh blühenden Phänotypus, sowie Störungen in der Sprossentwicklung, was auf eine wichtige Rolle der SUMOylierung in der Pflanzenentwicklung schließen lässt. Um die Rolle der SUMOylierung in der Kontrolle des Blühzeitpunkts zu untersuchen wurde ein suppressor screen von esd4 durchgeführt. 120 unabhängige Suppressoren von esd4 (sed) konnten isoliert werden, wovon 15 weiter charakterisiert wurden. Die SUMO-Konjugat- Konzentrationen dieser seds waren denen von esd4-1 ähnlicher als denen des Wildtyps. 5 dieser sed-Mutanten wurden mit klassischen genetischen Methoden grob lokalisiert. Außerdem wurde die Mutation von sed111-1 mit Next Generation Sequencing Methoden auf eine Region im Chromosom 1 eingeschränkt, die nur sechs Kandidatengene enthält. In einer weiteren Studie wurde die SUMOylierung von SHORT VEGETATIVE PHASE (SVP) gezeigt und mittels E. coli Stämmen, die den SUMO-Konjugations-Weg rekapitulieren, Lysine in SUMO-Bindungsstellen von SVP identifiziert. SVP bildet durch die Interaktion mit FLOWERING LOCUS C (FLC) einen starken Blührepressorkomplex. Um die Rolle von SUMOylierung in der SVD-Funktion zu untersuchen, wurde eine svp-null Mutante (svp-41) mit genetischen Konstrukten transformiert: Durch translationale Fusion mit SUMO bzw. AtSCE wurde zum einen hyperSUMOylierung des SVP-Proteins in den transgenen Pflanzen bewirkt. Während zum anderen die Mutation der putativen SUMO-Bindestellen in einer III hypoSUMOylierung des SVP-Proteins resultierte. Die Phänotypen dieser genetischen Konstrukte werden in dieser Arbeit diskutiert.German
    Creators:
    CreatorsEmail
    Villajuana Bonequi, Mitzivillajua@mpipz.mpg.de
    URN: urn:nbn:de:hbz:38-49056
    Subjects: Generalities, Science
    Natural sciences and mathematics
    Life sciences
    Uncontrolled Keywords:
    KeywordsLanguage
    flowering time, Short Vegetative Phase (SVP), sumoylation, next-generation sequencingUNSPECIFIED
    Faculty: Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät
    Divisions: Mathematisch-Naturwissenschaftliche Fakultät > Keine Angabe
    Language: English
    Date: 08 November 2011
    Date Type: Publication
    Date of oral exam: 08 November 2011
    Full Text Status: Public
    Date Deposited: 16 Nov 2012 08:25:24
    Referee
    NameAcademic Title
    Coupland, GeorgeProfesor Doctor
    URI: http://kups.ub.uni-koeln.de/id/eprint/4905

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