Ανάλυση της οικογένειας των γονιδίων Hsp100 στο αμπέλι
Analysis of the HSP 100 gene family in grapevine
Λέξεις-κλειδιά
Σαπερονίνες ; Καταπονήσεις ; Κλιματική αλλαγή ; Αναδίπλωση πρωτεϊνών ; Επανενεργοποίηση πρωτεϊνών ; Συναρμολόγηση πρωτεϊνών ; Πρωτεΐνες θερμικού σοκ ; HSP 100Περίληψη
Το αμπέλι είναι ένας ζωντανός οργανισμός που επηρεάζεται συνεχώς από διάφορους παράγοντες. Γεωγραφικούς: γεωγραφικό πλάτος, υψόμετρο, έδαφος, κλιματικούς: θερμοκρασίες μιας περιοχής, επαφή με τον ήλιο, ανέμους, μάζες νερού, βιολογικούς: μικροοργανισμούς, βακτήρια, ασθένειες. Ωστόσο υπάρχει διαφορά απόψεων έλλειψη έρευνας σχετικά με τον τρόπο αντιμετώπισης των προβλημάτων και πρόληψης αντιξοοτήτων με τα οποία έρχεται σε επαφή η άμπελος σε καθημερινή βάση. Αυτή η έρευνα στοχεύει στον εντοπισμό και την αξιολόγηση των Πρωτεϊνών Θερμικού Στρες HSP οι οποίες μπορεί να είναι ένα μέσο αντιμετώπισης προβλημάτων που δημιουργούνται λόγω της κλιματικής αλλαγής.
Στο αμπέλι, όπως και σχεδόν σε όλους τους οργανισμούς, υπάρχουν οι Πρωτεΐνες Θερμικού Στρες (Heat Shock Proteins, HSP) που παράγονται κατά την έκθεση του οργανισμού σε διάφορες καταπονήσεις: θερμικές, υπεριώδους φωτός, ασιτίας, υποξίας, έλλειψης νερού, αζώτου και άλλες, αλλά και για αναπτυξιακούς ρόλους. Κατά την έκθεση των οργανισμών σε έντονο στρες, πολλές πρωτεΐνες χάνουν την φυσική διαμόρφωσή τους με αποτέλεσμα να μην είναι πλέον λειτουργικές και να δημιουργούνται αδρανή συσσωματώματα τα οποία δεν μπορούν να απορροφηθούν. Τα φυτά - μαζί και η άμπελος - έχουν δημιουργήσει μηχανισμούς καταπολέμησης έναντι τέτοιων αντίξοων συνθηκών. Οι Πρωτεΐνες Θερμικού Στρες ανήκουν σε αυτούς τους μηχανισμούς και συμβάλλουν στην ομοιόσταση των κυττάρων τόσο σε συνθήκες στρες όσο και σε βέλτιστες συνθήκες. Για την συντήρηση του ποιοτικού ελέγχου τους στα κύτταρα απαιτείται η επίτευξη κάποιων βημάτων όπως:
- η αναδίπλωση των νεοσυντηθέμενων πρωτεϊνών
- η αναδίπλωση και επανενεργοποίηση των ξεδιπλωμένων ή λανθασμένα
διπλωμένων πρωτεϊνών
- η συναρμολόγηση και αποσυναρμολόγηση μακρομοριακών πρωτεϊνικών δομών
- και η στόχευση ανώμαλων και αδρανών πρωτεϊνών προς υποβιβασμό.
Η κλιματική αλλαγή προχωρά ραγδαία και αποτελεί τον πρώτο και κυριότερο παράγοντα αύξησης της θερμοκρασίας στον πλανήτη. Μέχρι στιγμής έχουν ερευνηθεί o οικογένειες πρωτεϊνών θερμικού στρες HSP60, HSP 70, HSP80, HSP90, η λειτουργία τους και πως μπορούν να συνδράμουν στην επίλυση του προβλήματος. Ωστόσο υπάρχει ακόμα μεγάλο εύρος έρευνας όσον αφορά τις Πρωτεΐνες Θερμικού Στρες που θα μας δώσουν περισσότερες πληροφορίες και για τον τρόπο λειτουργίας τους στην άμπελο αλλά και στο πως θα μπορούσαμε να τις εξετάσουμε και να τις χρησιμοποιήσουμε προς όφελος της αμπέλου.
Αυτή η έρευνα στοχεύει στον εντοπισμό, την καταγραφή και την ανάλυση της οικογένειας των γονιδίων Hsp100 στο αμπέλι οι οποίες υπάγονται στην υπερ-οικογένεια HSP (Heat Sock Proteins) Πρωτεΐνες Θερμικού Σοκ, η έκφραση των οποίων μπορεί να δώσει τη δυνατότητα να καλλιεργηθεί η άμπελος σε όλο και μεγαλύτερες εδαφικές εκτάσεις χωρίς να μειώνεται ο οργανοληπτικός χαρακτήρας τους και κατ’ επέκταση η παραγωγή οίνου. Ο εντοπισμός και η αξιολόγηση γίνεται με χρήση εργαλείων βιοπληροφορικής (bioinformatics) σε βιβλιοθήκες γενετικού υλικού του Vitis vinifera για την αναγνώριση και ταυτοποίηση γονιδίων των πρωτεϊνών Hsp100 που έχουν αντίστοιχα ταυτοποιηθεί και αναγνωριστεί στο αμπέλι (ποικιλία Pinot Noir) αλλά και στο μοντέλο οργανισμό Arabidopsis thaliana.
Η παρούσα μελέτη είναι μια βιοπληροφορική μελέτη βασισμένη σε ηλεκτρονικές βιβλιοθήκες ακολουθιών DNA και πρωτεϊνών. Συνεισφέρει στο σύνολο των γνώσεων σχετικά με τις Πρωτεΐνες Θερμικού Σοκ, αναδεικνύοντας και αξιολογώντας την ύπαρξή τους στο αμπέλι. Αυτές οι πληροφορίες μπορούν να αποτελέσουν τη βάση για τον μελλοντικό σχεδιασμό πειραμάτων με στόχο τη βελτιστοποίηση της αντοχής του Vitis vinifera σε αντίξοες καιρικές συνθήκες. Μελλοντικά πειραματικά δεδομένα είναι απαραίτητα για τον ακριβή χαρακτηρισμό της λειτουργίας των γονιδίων Hsp100.
Στο πρώτο κεφάλαιο, παρουσιάζεται το πλαίσιο της μελέτης και μια βιβλιογραφική ανασκόπηση των HSPs. Οι στόχοι της έρευνας έχουν προσδιοριστεί και υποστηρίχθηκε η αξία μιας τέτοιας έρευνας καθώς και οι περιορισμοί της. Στο δεύτερο κεφάλαιο θα γίνει ανασκόπηση της υπάρχουσας βιβλιογραφίας για την κατανόηση της λειτουργίας και δομής των πρωτεϊνών και τον τρόπο με τον οποίο συμβάλλουν στην καταπολέμηση του θερμικού στρες. Στο τρίτο κεφάλαιο θα παρουσιαστεί το θεωρητικό θεσμικό πλαίσιο. Θα αιτιολογηθεί η υιοθέτηση της ποιοτικής, επαγωγικής ερευνητικής προσέγγισης και θα συζητηθεί ο ευρύτερος σχεδιασμός της έρευνας, συμπεριλαμβανομένων των περιορισμών.
Περίληψη
The vine is a living organism that is constantly influenced by various factors. Geographical: latitude, altitude, soil; climatic: temperatures of a region, contact with the sun, winds, water masses; biological: micro-organisms, bacteria, diseases.
However, there is a difference of opinion and a lack of research on how to deal with the problems and prevent adversity that vines come into contact with on a daily basis.
This research aims to identify and evaluate the HSP Heat Stress Proteins which can be a means to address problems caused by climate change.
This chapter is an introduction to the research by first discussing the background and context, followed by the research problem, the research objectives and questions, the significance of the research and finally the limitations.
In vine, as in almost all organisms, there are Heat Stress Proteins (HSP) produced when the organism is exposed to various stresses: thermal, UV light, starvation, hypoxia, water, nitrogen deficiency and others, and for developmental roles.
When organisms are exposed to intense stress, many proteins lose their natural conformation, so that they are no longer functional and inert aggregates are formed which cannot be absorbed. Plants - including the vine - have developed mechanisms to combat such adverse conditions.
Heat stress proteins are one of these mechanisms and contribute to cell homeostasis under both stress and optimal conditions. To maintain their quality control in cells requires the achievement of some steps such as:
- the folding of newly synthesized proteins
- the folding and reactivation of unfolded or misfolded proteins
- the assembly and disassembly of macromolecular protein structures
- and the targeting of abnormal and dormant proteins for degradation.
Climate change is progressing rapidly and is the first and major contributor to global warming.
To date, families of heat stress proteins HSP60, HSP70, HSP80, HSP90, their function and how they can contribute to solving the problem have been investigated.
However, there is still a large amount of research to be done on Heat Stress Proteins that will give us more information on both how they function in the vine and how we could examine and use them to benefit the vine.
This research aims to identify, characterize and analyze the Hsp100 gene family in grapevine, which belong to the super-family HSP (Heat Sock Proteins), whose expression can enable the cultivation of vines in larger and larger areas without reducing their organoleptic character and thus the production of wine.
The identification and evaluation are carried out using bioinformatics in libraries of Vitis vinifera genetic material to identify and identify genes of Hsp100 proteins that have been respectively identified and identified in Pinot Noir and in the model organism Arabidopsis thaliana.
This study will contribute to the body of knowledge on Heat Stress Proteins by highlighting and evaluating their existence in the grapevine. This information can form the basis for the future design of experiments aimed at optimizing the resistance of Vitis vinifera to adverse weather conditions.
The limitations of this thesis lie in the fact that it deals purely with the Hsp100 gene family and is a theoretical work with research, identification and verification based on electronic libraries of genetic material. Future experimental data are necessary to accurately characterize the function of the Hsp100 genes.
In the first chapter, the context of the study is presented. The objectives of the research have been identified and the value of such a study and its limitations have been argued.
The second chapter will review the existing literature to understand the function and structure of the proteins and how they contribute to heat stress.
Chapter three will present the theoretical institutional framework. It will justify the adoption of a qualitative, inductive research approach and discuss the broader research design, including limitations.
Αριθμός σελίδων
102Σχολή
Σχολή Επιστημών ΤροφίμωνΑκαδημαϊκό Τμήμα
Τμήμα Επιστημών Οίνου, Αμπέλου και ΠοτώνΤίτλος Προγράμματος Μεταπτυχιακών Σπουδών
Επιστήμη Οίνου και ΖύθουΓλώσσα
Ελληνικά
Εκτός από όπου επισημαίνεται κάτι διαφορετικό, το τεκμήριο διανέμεται με την ακόλουθη άδεια:
Αναφορά Δημιουργού - Μη Εμπορική Χρήση - Παρόμοια Διανομή 4.0 Διεθνές
Αναφορά Δημιουργού - Μη Εμπορική Χρήση - Παρόμοια Διανομή 4.0 Διεθνές