System BER w naprawie uszkodzeń oksydacyjnych u roślin
Sylwia Włodarczyk
s.wlodarczyk@ihar.edu.plInstytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – Państwowy Instytut Badawczy w Radzikowie (Poland)
https://orcid.org/0000-0002-9987-4976
Abstrakt
Rośliny wytworzyły szereg mechanizmów odpowiadających za naprawę uszkodzeń oksydacyjnych wywołanych reaktywnymi formami tlenu. System naprawy poprzez wycinanie zasad wydaje się głównym system naprawczym prowadzącym do zniwelowania zmian wytworzonych przez reaktywne formy tlenu. UUważa się, że dwoma ważnymi enzymami odpowiadającymi za usuwanie 8-oksoguaniny są glikozylaza 8-oksoguaniny DNA i glikozylaza DNA formamidopirimidyny. Wielu badaczy zauważa zależność pomiędzy nagromadzeniem zmian oksydacyjnych w komórce, a aktywnością glikozylazy 8-oksoguaniny DNA i glikozylazy DNA formamidopirimidyny, oraz starzeniem się nasion. Potwierdzono, że poziom FPG oraz OGG1 wzrasta podczas imbibicji nasion. Niniejsza praca ma na celu przybliżenie działania systemu naprawczego BER w procesie napraw uszkodzeń oksydacyjnych oddziaływujących na starzenie się nasion. Celem pracy jest przedstawienie obecnego stanu na temat działania systemu BER (ang Base Excision Repair) w naprawie uszkodzeń oksydacyjnych wpływających na starzenie się nasion.
Słowa kluczowe:
system BER, starzenie nasion, ROS, uszkodzenia oksydacyjne, FPG, OGG1Bibliografia
Brooks, S. C., Adhikary, S., Rubinson, E. H., Eichman, B. F., (2013). Recent advances in the structural mechanisms of DNA glycosylases. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Proteins and Proteomics 1834, 247–271. https://doi.org/10.1016/j.bbapap.2012.10.005
Google Scholar
Cabral Medeiros, N. M., Córdoba-Cañero, D., García-Gil, C. B., Ariza, R. R., Roldán-Arjona, T., Scortecci, K. C., (2019). Characterization of an AP endonuclease from sugarcane – ScARP1. Biochemical and Biophysical Research Communications 514, 926–932. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2019.04.156
Google Scholar
Chandra, J., Parkhey, S., Keshavkant, S., (2018). Ageing-regulated changes in genetic integrity of two recalcitrant seeded species having contrasting longevity. Trees 32, 109–123. https://doi.org/10.1007/s00468-017-1615-6
Google Scholar
Chen, H., Chu, P., Zhou, Y., Li, Y., Liu, J., Ding, Y., Tsang, E. W. T., Jiang, L., Wu, K., Huang, S., (2012). Overexpression of AtOGG1, a DNA glycosylase/AP lyase, enhances seed longevity and abiotic stress tolerance in Arabidopsis. Journal of Experimental Botany 63, 4107–4121. https://doi.org/10.1093/jxb/ers093
Google Scholar
Chen, H., Osuna, D., Colville, L., Lorenzo, O., Graeber, K., Küster, H., Leubner-Metzger, G., Kranner, I., (2013). Transcriptome-Wide Mapping of Pea Seed Ageing Reveals a Pivotal Role for Genes Related to Oxidative Stress and Programmed Cell Death. PLoS ONE 8, e78471. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0078471
Google Scholar
Córdoba-Cañero, D., Roldán-Arjona, T., Ariza, R. R., (2014). Arabidopsis ZDP DNA 3′-phosphatase and ARP endonuclease function in 8-oxoG repair initiated by FPG and OGG1 DNA glycosylases. Plant J 79, 824–834. https://doi.org/10.1111/tpj.12588
Google Scholar
Dalhus, B., Laerdahl, J. K., Backe, P. H., Bjørås, M., (2009). DNA base repair – recognition and initiation of catalysis. FEMS Microbiol Rev 33, 1044–1078. https://doi.org/10.1111/j.1574-6976.2009.00188.x
Google Scholar
Dany, A. L., Tissier, A., (2001). A functional OGG1 homologue from Arabidopsis thaliana. Molecular Genetics and Genomics 265, 293–301. https://doi.org/10.1007/s004380000414
Google Scholar
Drohat, A. C., Coey, C. T., (2016). Role of Base Excision “Repair” Enzymes in Erasing Epigenetic Marks from DNA. Chem. Rev. 116, 12711–12729. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.6b00191
Google Scholar
El-Maarouf-Bouteau, H., Mazuy, C., Corbineau, F., Bailly, C., (2011). DNA alteration and programmed cell death during ageing of sunflower seed. Journal of Experimental Botany 62, 5003–5011. https://doi.org/10.1093/jxb/err198
Google Scholar
Goel, A., Sheoran, I., (2003). Lipid Peroxidation and Peroxide-Scavenging Enzymes in Cotton Seeds Under Natural Ageing. Biologia Plantarum 46, 429–434. https://doi.org/doi.org/10.1023/A:1024398724076
Google Scholar
Huffman, J. L., Sundheim, O., Tainer, J. A., (2005). DNA base damage recognition and removal: New twists and grooves. Mutation Research/Fundamental and Molecular Mechanisms of Mutagenesis 577, 55–76. https://doi.org/10.1016/j.mrfmmm.2005.03.012
Google Scholar
Jeevan Kumar, S. P., Rajendra Prasad, S., Banerjee, R., Thammineni, C., (2015). Seed birth to death: dual functions of reactive oxygen species in seed physiology. Ann Bot 116, 663–668. https://doi.org/10.1093/aob/mcv098
Google Scholar
Joldybayeva, B., Prorok, P., Grin, I. R., Zharkov, D. O., Ishenko, A. A., Tudek, B., Bissenbaev, A. K., Saparbaev, M., (2014). Cloning and Characterization of a Wheat Homologue of Apurinic/Apyrimidinic Endonuclease Ape1L. PLoS ONE 9, e92963. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0092963
Google Scholar
Kathe, S. D., Barrantes-Reynolds, R., Jaruga, P., Newton, M. R., Burrows, C. J., Bandaru, V., Dizdaroglu, M., Bond, J. P., Wallace, S. S., (2009). Plant and fungal Fpg homologs are formamidopyrimidine DNA glycosylases but not 8-oxoguanine DNA glycosylases. DNA Repair 8, 643–653. https://doi.org/10.1016/j.dnarep.2008.12.013
Google Scholar
Kibinza, S., Vinel, D., Côme, D., Bailly, C., Corbineau, F., (2006). Sunflower seed deterioration as related to moisture content during ageing, energy metabolism and active oxygen species scavenging. Physiol Plant 128, 496–506. https://doi.org/10.1111/j.1399-3054.2006.00771.x
Google Scholar
Kong, L., Huo, H., Mao, P., (2015). Antioxidant response and related gene expression in aged oat seed. Front. Plant Sci. 6. https://doi.org/10.3389/fpls.2015.00158
Google Scholar
Macovei, A., Balestrazzi, A., Confalonieri, M., Faé, M., Carbonera, D., (2011). New insights on the barrel medic MtOGG1 and MtFPG functions in relation to oxidative stress response in planta and during seed imbibition. Plant Physiology and Biochemistry 49, 1040–1050. https://doi.org/10.1016/j.plaphy.2011.05.007
Google Scholar
Maira, N., Torres, T. M., de Oliveira, A. L., de Medeiros, S. R. B., Agnez-Lima, L. F., Lima, J. P. M. S., Scortecci, K. C., (2014). Identification, characterisation and molecular modelling of two AP endonucleases from base excision repair pathway in sugarcane provide insights on the early evolution of green plants. Plant Biol J 16, 622–631. https://doi.org/10.1111/plb.12083
Google Scholar
Michalak, M., Plitta-Michalak, B. P., Naskręt-Barciszewska, M., Barciszewski, J., Bujarska-Borkowska, B., Chmielarz, P., (2015). Global 5-methylcytosine alterations in DNA during ageing of Quercus robur seeds. Ann Bot 116, 369–376. https://doi.org/10.1093/aob/mcv104
Google Scholar
Murphy, T. M., Belmonte, M., Shu, S., Britt, A. B., Hatteroth, J., (2009). Requirement for Abasic Endonuclease Gene Homologues in Arabidopsis Seed Development. PLoS ONE 4, e4297. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0004297
Google Scholar
Murphy, T.M., George, A., (2005). A comparison of two DNA base excision repair glycosylases from Arabidopsis thaliana. Biochemical and Biophysical Research Communications 329, 869–872. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2005.02.054
Google Scholar
Ratajczak, E., Małecka, A., Bagniewska-Zadworna, A., Kalemba, E. M., (2015). The production, localization and spreading of reactive oxygen species contributes to the low vitality of long-term stored common beech (Fagus sylvatica L.) seeds. Journal of Plant Physiology 174, 147–156. https://doi.org/10.1016/j.jplph.2014.08.021
Google Scholar
Roldán-Arjona, T., Ariza, R. R., (2009). Repair and tolerance of oxidative DNA damage in plants. Mutation Research/Reviews in Mutation Research 681, 169–179. https://doi.org/10.1016/j.mrrev.2008.07.003
Google Scholar
Roldán-Arjona, T., Ariza, R. R., Córdoba-Cañero, D., (2019). DNA Base Excision Repair in Plants: An Unfolding Story With Familiar and Novel Characters. Front. Plant Sci. 10, 1055. https://doi.org/10.3389/fpls.2019.01055
Google Scholar
Romero-Rodríguez, M. C., Archidona-Yuste, A., Abril, N., Gil-Serrano, A. M., Meijón, M., Jorrín-Novo, J. V., (2018). Germination and Early Seedling Development in Quercus ilex Recalcitrant and Non-dormant Seeds: Targeted Transcriptional, Hormonal, and Sugar Analysis. Front. Plant Sci. 9, 1508. https://doi.org/10.3389/fpls.2018.01508
Google Scholar
Scortecci, K. C., Lima, A. F. O., Carvalho, F. M., Silva, U. B., Agnez-Lima, L. F., de Medeiros, S. R. B., (2007). A characterization of a MutM/Fpg ortholog in sugarcane—A monocot plant. Biochemical and Biophysical Research Communications 361, 1054–1060. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2007.07.134
Google Scholar
Tomkinson, A. E., Vijayakumar, S., Pascal, J. M., Ellenberger, T., (2006). DNA Ligases: Structure, Reaction Mechanism, and Function. Chem. Rev. 106, 687–699. https://doi.org/10.1021/cr040498d
Google Scholar
Waterworth, W. M., Drury, G. E., Bray, C. M., West, C. E., (2011). Repairing breaks in the plant genome: the importance of keeping it together: Tansley review. New Phytologist 192, 805–822. https://doi.org/10.1111/j.1469-8137.2011.03926.x
Google Scholar
Zharkov, D. O., (2008). Base excision DNA repair. Cell. Mol. Life Sci. 65, 1544–1565. https://doi.org/10.1007/s00018-008-7543-2
Google Scholar
Autorzy
Sylwia Włodarczyks.wlodarczyk@ihar.edu.pl
Instytut Hodowli i Aklimatyzacji Roślin – Państwowy Instytut Badawczy w Radzikowie Poland
https://orcid.org/0000-0002-9987-4976
Statystyki
Abstract views: 196PDF downloads: 205
Licencja
Utwór dostępny jest na licencji Creative Commons Uznanie autorstwa – Na tych samych warunkach 4.0 Miedzynarodowe.
Z chwilą przekazania artykułu, Autorzy udzielają Wydawcy niewyłącznej i nieodpłatnej licencji na korzystanie z artykułu przez czas nieokreślony na terytorium całego świata na następujących polach eksploatacji:
- Wytwarzanie i zwielokrotnianie określoną techniką egzemplarzy artykułu, w tym techniką drukarską oraz techniką cyfrową.
- Wprowadzanie do obrotu, użyczenie lub najem oryginału albo egzemplarzy artykułu.
- Publiczne wykonanie, wystawienie, wyświetlenie, odtworzenie oraz nadawanie i reemitowanie, a także publiczne udostępnianie artykułu w taki sposób, aby każdy mógł mieć do niego dostęp w miejscu i w czasie przez siebie wybranym.
- Włączenie artykułu w skład utworu zbiorowego.
- Wprowadzanie artykułu w postaci elektronicznej na platformy elektroniczne lub inne wprowadzanie artykułu w postaci elektronicznej do Internetu, lub innej sieci.
- Rozpowszechnianie artykułu w postaci elektronicznej w internecie lub innej sieci, w pracy zbiorowej jak również samodzielnie.
- Udostępnianie artykułu w wersji elektronicznej w taki sposób, by każdy mógł mieć do niego dostęp w miejscu i czasie przez siebie wybranym, w szczególności za pośrednictwem Internetu.
Autorzy poprzez przesłanie wniosku o publikację:
- Wyrażają zgodę na publikację artykułu w czasopiśmie,
- Wyrażają zgodę na nadanie publikacji DOI (Digital Object Identifier),
- Zobowiązują się do przestrzegania kodeksu etycznego wydawnictwa zgodnego z wytycznymi Komitetu do spraw Etyki Publikacyjnej COPE (ang. Committee on Publication Ethics), (http://ihar.edu.pl/biblioteka_i_wydawnictwa.php),
- Wyrażają zgodę na udostępniane artykułu w formie elektronicznej na mocy licencji CC BY-SA 4.0, w otwartym dostępie (open access),
- Wyrażają zgodę na wysyłanie metadanych artykułu do komercyjnych i niekomercyjnych baz danych indeksujących czasopisma.
Inne teksty tego samego autora
- Jerzy H. Czembor, Grzegorz Gryziak, Marcin Zaczyński, Sylwia Włodarczyk, Wiesław Podyma, Gromadzenie i zachowanie zasobów genowych roślin użytkowych w Polsce 2015–2017 , Biuletyn Instytutu Hodowli i Aklimatyzacji Roślin: Nr 283 (2018): Wydanie specjalne
