Úloha UDP-glykosyltransferáz v resistenci k herbicidům

• Název práce v češtině: Úloha UDP-glykosyltransferáz v resistenci k herbicidům
• Název v anglickém jazyce: The role of UDP-glycosyltransferases in herbicide resistance
• Akademický rok vypsání: 2021/2022
• Typ práce: diplomová práce
• Jazyk práce: čeština
• Ústav: Katedra experimentální biologie rostlin (31-130)
• Vedoucí / školitel: RNDr. Radka Podlipná, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 16.12.2021
• Datum zadání: 16.12.2021
• Datum potvrzení stud. oddělením: 16.12.2021
• Datum odevzdání elektronické podoby: 09.08.2023
• Datum proběhlé obhajoby: 13.09.2023
• Oponenti: RNDr. Michal Hála, Ph.D.
• Konzultanti: RNDr. Hana Konrádová, Ph.D.

Předběžná náplň práce

Rostliny jsou neustále vystaveny širokému spektru environmentálních stresů. Aby rostliny přežily a množily se v proměnlivém prostředí, vyvinuly si k udržení homeostázy různé adaptační mechanismy. V tomto ohledu je zajímavá epigenetická regulace UDP-glykosyltransferáz (UGT), u kterých byla opakovaně prokázána jejich významná role v rezistenci různých organismů vůči xenobiotikům, jako jsou léky a insekticidy. Možnost jejich zapojení v odolnosti plevelů vůči herbicidům však byla spíše přehlížena.
Glykosyltransferázy, na která bude DP zaměřena, jsou biotransformační enzymy fáze II. Nacházejí se ve všech živých organismech, kde katalyzují tvorbu glykosidů konjugací cukrů a endogenních nebo exogenních sloučenin. Zvýšená exprese a aktivita UGT představují důležité obranné mechanismy, které mohou snížit toxický účinek xenobiotik včetně herbicidů. Zvýšená aktivita těchto enzymů má za následek rychlejší deaktivaci herbicidů v rostlinách, což se může projevit zvýšenou tolerancí k herbicidům. V souladu s touto hypotézou několik nedávných studií ukázalo, že některé UGT hrají také důležitou roli v účinnosti herbicidních safenerů, chemických látek aplikovaných na plodiny ke zvýšení jejich tolerance vůči herbicidům. Působení safenerů je založeno na schopnosti zlepšit ochranu plodin, např. prostřednictvím indukce detoxikačních enzymů včetně UGT. Mechanismus up-regulace UGT však není znám. Předpokládáme, že zde hrají významnou roli změny v epigenetických determinantách (úpravy histonů, methylace/demethylace genů UGT a posttranskripční regulace zprostředkovaná miRNA) a v epigenetických regulátorech (enzymy modifikující histon a DNA). Proto bychom v této práci rádi objasnili epigenetické regulace UGT pomocí modelové rostliny Arabidopsis thaliana. Kromě toho bychom chtěli zjistit, zda zvýšená exprese/aktivita UGT a odpovídající epigenetické změny mohou přetrvávat během života rostliny a být účinné i v další generaci. Testování v této diplomové práci se předpokládá u jednoho herbicidu a jednoho sefeneru.
Řešení tohoto projektu přinese nové poznatky o regulaci základních rostlinných enzymů UGTs s důležitou rolí v obraně rostlin ve všech typech stresových podmínek. Na rozdíl od aktivace zprostředkované transkripčním faktorem může epigenetická změna přetrvávat a stabilně modulovat funkci jednotlivých buněk i celých organismů. Některé epigenetické determinanty navíc vytvářejí transkripční paměť, která může být předána další generaci. Tento fenomén nazývaný transgenerační epigenetická dědičnost je nyní intenzivně studován u různých organismů.