The role of formins in cytoskeletal dynamics, plant cell morphogenesis and response to stress

Abstract

The plant cytoskeleton represents a remarkably dynamic network composed of microfilaments and microtubules. To fulfill its function, the cytoskeleton is regulated by numerous proteins, among which is a large family of multidomain actin nucleators known as formins. Formins are known not only for nucleating microfilaments but also for influencing the overall organization of the cytoskeletal network in various ways, including their ability to elongate, stabilize, bundle, or sever microfilaments, as well as to interact with microtubules. Within this dissertation, I focused on the study of selected Class I (AtFH1, AtFH5) and Class II (AtFH13 and AtFH14) formins in the model plant Arabidopsis thaliana. The aim of this thesis was to explore in more detail the function of these plant formins, to describe their cellular localization, determine possible interactions, and observe phenotypic outcomes of mutant and transgenic lines under different cultivation conditions. For this purpose, various methodological approaches were used, including advanced confocal imaging and analysis of mutant and generated transgenic lines, carried out both under standard conditions and after pharmacological treatments and exposure to stress factors. Analyses of Class II formins revealed that formins AtFH13 and AtFH14 can...

Rostlinný cytoskelet představuje mimořádně dynamickou síť, která je tvořena mikrofilamenty a mikrotubuly. Aby cytoskelet mohl plnit svou funkci, podléhá regulaci četnými proteiny, jejichž součástí je i velká rodina multidoménových aktinových nukleátorů nazývaných forminy. Forminy jsou známé nejen tím, že nukleují mikrofilamenty, ale také tím, že mohou ovlivňovat celkovou organizaci cytoskeletální sítě, a to různými způsoby, včetně jejich schopnosti prodlužovat, stabilizovat, seskupovat či přerušovat aktinová vlákna ale také interagovat s mikrotubuly. V rámci této disertační práce jsem se zaměřila na zkoumání vybraných forminů třídy I (AtFH1, AtFH5) a II (AtFH13 a AtFH14) v modelové rostlině Arabidopsis thaliana. Cílem bylo podrobněji porozumět funkci těchto rostlinných forminů, popsat jejich buněčnou lokalizaci, dále zjistit možné vzájemné interakce a sledovat fenotypové projevy mutantních a transgenních linií za různých kultivačních podmínek. K tomu byly využity různé metodické přístupy, včetně pokročilého konfokálního zobrazování a analýzy mutantních i připravených transgenních linií, realizované jak za standardních podmínek, stejně tak po farmakologických ošetřeních a vystavení stresovým faktorům. Analýzy forminů třídy II odhalily, že forminy AtFH13 a AtFH14 se mohou vázat na mikrotubuly...