Regulation of Plant NADPH Oxidases: Roles in Development, Cell Polarity, and Stress Responses

Abstract

Tato bakalářská práce prozkoumá přímé regulační mechanismy rostlinných NADPH oxidáz a shrnuje současné poznatky o principech, které stojí za jejich aktivitou. Poskytuje podrobný přehled aktivace Rboh vazbou vápníku na EF-domeny těchto enzymů, a fosforylace Rboh různými kinázami na specifických cílových místech. Vysvětlení rolí proteinových a lipidových partnerů při zprostředkování aktivity Rboh je rovněž diskutováno. Shrnuje známé informace o vzájemném působení těchto regulačních drah a jejich zapojení do rostlinné imunity, odpovědí na stres a vývoje. Funkce Rboh během polárního růstu a jejich význam pro vývoj pylových láček jsou také prozkoumány. Kromě toho je věnována zvláštní pozornost, jak koordinace regulačních mechanismů ovlivňuje aktivaci, lokalizaci a ukončení enzymatické aktivity Rboh. Jsou rovněž zdůrazněny zpětné vazby mezi signalizace vápníkem a produkcí ROS. Práce zahrnuje také evoluční perspektivu, která poskytuje kontext pro funkční diverzifikaci izoforem Rboh mezi rostlinnými liniemi. Na závěr je shrnuta fyziologická významnost produkce ROS zprostředkované Rboh. Klíčová slova: NADPH oxidázy, regulace závislá na vápníku, fosforylace, produkce ROS, rostlinná imunita, růst pylových láček, regulační souhra, lipidoví partneři, proteinoví partneři

This bachelor's thesis investigates direct regulatory mechanisms of plant NADPH oxidases and summarizes current knowledge about the principles underlying their activity. It provides a detailed overview of Rboh activation by calcium binding to the EF hands of the enzymes, and Rboh phosphorylation by various kinases at specific target sites. Explanation of the roles of protein and lipid partners in mediating Rboh activity is also discussed. It summarized the known information about the interplay of these regulatory pathways and their involvement in plant immunity, stress responses, and development. The function of Rbohs during polar growth and their significance for pollen tube development are also explored. Additionally, special emphasis is laid on demonstrating how the coordination of regulatory mechanisms influences activation, localization, and termination of Rboh enzymatic activity. The feedback loops between calcium signaling and ROS production are also highlighted. Furthermore, an evolutionary perspective is included to contextualize the functional diversification of Rboh isoforms across plant lineages. Finally, the physiological significance of Rboh-mediated ROS production is summarized. Keywords: NADPH oxidases, calcium-dependent regulation, phosphorylation, ROS production, plant immunity,...