...

iv sinyal zpt

by user

on
Category: Documents
4

views

Report

Comments

Transcript

iv sinyal zpt
Trasduksi sinyal fitohormon
DALAM
PERtumbuhan/PERKEMBANGAN
Pertumbuhan dan Perkembangan Tanaman
 Dikendalikan oleh suatu senyawa kimia yaitu
fitohormon atau zat pengatur tumbuh (ZPT), suatu
senyawa yg dihasilkan pd suatu tempat
jaringan/organ tertentu namun berpengaruh terhadap
pertumbuhan dan perkembangan di bagian lain
 Hormon dihasilkan pada:




Meristem apikal
Daun muda
Biji yg sedang tumbuh
Buah yg sedang berkembang
ZPT
 Mengatur (regulation):
- metabolisme,
- pertumbuhan, dan
- perkembangan.
 Megendalikan (control):
 Pola percabangan
 Laju perpanjangan batang
 Respon tanaman terhadap lingkungan
Regulasi Pertumbuhan dan Perkembangan
Genetik
Fitohormon/ZPT
Pertumbuhan dan
Perkembangan
Lingkungan
Sinyal Endogen
I. Fitohormon:
1. Auksin: diferentiasi sel, morfogenesis.
2. Citokinin: pembelahan sel.
3. Gibberellin (GA): pembesaran sel, germinasi biji, pembungaan
4. Etilen: pematangan buah, pertumbuhan, pertahanan.
5. Asam absisat (ABA): dormansi, respon cekaman
6. Brassinosteroid (BR): pembesaran sel
7. Asam jasmoniat (JA): pertahanan, perkembangan.
8. Asam Salisilat (SA): ketahanan penyakit
II. Hormon Peptida
1. Sistemin: Sinyal pelukaan,
Reseptor: LRR-RLK (BRI1).
2. Phytosulfokine: pembelahan sel dan efek polen.
Receptor: PSKR, an LRR-RLK.
3. Clavata3: mempertahankan meristem apical
Receptor: CLV1, CLV2.
4. Rapid Alkalinization factor (RALF): menghambat
pertumbuhan akar
Receptor: Unknown.
5. S-locus cysteine-rich proteins (SCR or SP11):
Receptor: SRK.
6. ENOD40: gen yang berkaitan dengan nodul
7. LAT52: mengikat LePRK2, perkecambahan dan pertumbuhan
tabung polen
Mekanisme umum cara kerja fitohormon
Molekul sinyal berintegrasi secara spesifik dengan
protein reseptor dan mengubahnya menjadi aktif atau
tidak aktif, kemudian menginsiasi kejadian sinyal
tranduksi yang mengarah kepada ekpresi gen spesifik
Reseptor
1. Protein reseptor terlarut intrasel
e.g. reseptor steroid hewan, phytochrome, cryptochrome,
auksin reseptor
2. Protein reseptor transmembran
a. 7 transmembrane-domain receptor: G protein coupled
receptors (GPCRs)
b. Enzyme-linked receptor: Receptor-like kinases (RLKs)
c. Some ion channels
Reseptor
Reseptor
Sinyal-sinyal yang
ditransduksi ke dalam
sel akan mengatur
ekspresi gen setelah
berintegrasi dengan
promoter
Reseptor Fitohormon:
1. Ethylene: ETR1 (histidine kinases).
2. Sitokinin: CKI1 (histidine kinases).
3. Auksin: TIR1 (F-box protein ).
4. Brassinosteroid: BRI1 and BAK1 (LRR-RLK).
5. Systemin: tBRI1 (LRR-RLK).
6. Phytosulfokines: an LRR-RLK.
Jalur transduksi sinyal etilen
Sitokinin
 Fungsi: Memacu pembelahan sel, inisiasi pucuk, dan
perkembangan kloroplas; menundaan penuaan. Rasio
sitokini dan auksin menentukan diferensiasi kalus secara
in vitro, diferensiasi pucuk dan akar.
 Reseptor: Receptor histidine kinases (CRE1, ATHK1,
ATHK2, ATHK3, CKI1)
 Signaling: Sistem dua komponen. Ditengahi oleh
regulator respons (ARRs, faktor transkripsi)
Jalur transduksi sinyal sitokinin
Jalur transduksi sinyal gibberellin (GA)
Auksin
 Pembelahan dan diferensiasi sel
 Diferensiasi vaskular




Organogenesis
Tropisme dan percabangan
Polarisasi embrio
Pola perakaran dan batang
Sinyalisasi Auksin ► Transkripsi
 Gen Aux/IAA:
> Mengkode protein berumur pendek.
> Pada promoter IAA, ditemukan AuxRE ► sensitif
(merespon) auksin.
 ARF: Auxin Response Factor
> Yaitu faktor transkripsi yang mengikat AuxRE
> Memicu ekspresi gen responsif auksin.
Jalur transduksi sinyal auksin dan ubiquitination
Hormon IAA-model ubiquitin-mediated
 TIR1 F-Box Protein : modul substrat pengenalan subunit
protein Skp1–Cullin1–F-box (SCF) ubiquitin-ligase
(Petroski and Deshaies 2005)
 Protein SCF-TIR1 :
1. Kompleks ikatan TIR1 dan protein SCF (Scaffolding),
berfungsi utk meningkatkan afinitas protein AUX/IAA
2. Menjadi jalur pengenalan ubiquitin-26S proteosom ►
represor dari degradasi
Sinyalisasi Auksin → Transkripsi
NB: Abu-abu=Konsentrasi rendah
IAA
1. Konsentrasi auksin di bawah ambang batas ► gen
responsif auksin ditekan oleh protein Aux /IAA (protein tsb
telah mengalami heterodimerisasi dengan faktor
transkripsi ARF).
2. Setelah ada stimulus auksin, subunit protein TIR1 F-box
(dari subunit SCFTIR1 ubiquitin-ligase) akan mengikat
auksin.
3. Hal tsb memungkinkan perekrutan protein Aux/IAA thd
ubiquitinasi kompleks SCF.
4. Degradasi Aux/IAA dilakukan oleh proteosom 26S shg
faktor transkripsi ARF terbebaskan.
Sinyalisasi IAA
GA
 Fitohormon diterpenoid-tetrasiklik : regulasi pemanjangan
batang, germinasi biji, dan menginduksi pembungaan
 GID2 dan SLY1 F-box protein : menyusun kompleks ubiquitinligase ► bukan reseptor GA
 SLY1 F-box dan SCF/GID3 ► menambah stabilitas
pengikatan protein DELLA, berfungsi untuk menekan aktifitas
respons GA ► regulator transkripsi negatif
 Protein DELLA : berinteraksi dengan PIF3 dan PIF4 ►
mengikat DNA ► membentuk helix–loop–helix
 Fungsi kompleks DELLA sbg faktor transkripsi yang
meregulasi ekspansi sel sebagai respons cahaya dan GA.
 Region pengikatan DELLA: promotor pencegah aktivasi faktor
transkripsi GA represor
GA
1. Protein DELLA menekan GA ► regulasi negatif PIF3, PIF4,
dan gen induksi GA lain.
2. Protein DELLA membantu ekspresi gen penekan GA
(mengkode enzim biosintetis GA dan komponen jalur respons,
termasuk reseptor GID1.
3. Setelah pengikatan GA ► reseptor GID1 berinteraksi dgn
DELLA. Kompleks tsb dikenali oleh SCFGID2 ubiquitin-ligase.
Hal tsb merupakan target degradasi terfsilitasi ubiquitin.
Sinyalisasi GA
Warna panah merah (→) menunjukkan efek respektif reseptor hormon
Asam Absisat (ABA)
 Berperan dalam regulasi pematangan biji dan dormansi,
pertumbuhan akar, senesen daun, dan transisi masa vegetatifgeneratif.
 Reseptor ABA bekerja pada lokasi sel berbeda
 Dalam nukleus:
1. Protein FCA pengikat RNA bekerjasama dgn faktor FY
ending process mRNA 3’.
 Berfungsi : mengontrol wilayah pengkodean FLC ► inhibitor
pembungaan
 Setelah pengikatan ABA ► FCA dan FY terpisah ► terjadi akumulasi
FLC ► mengkode MADS box ► menghambat pembungaan.
2. Dalam kloroplas :
 Subunit Mg-chelatase H (CHLH) mengikat ABA
 Berperan sebagai regulator positif
 Peran CHLH : signaling dan sintesis kloroplas.
 FCA (FLOWERING TIME CONTROL PROTEIN A) : reseptor ABA
► berperan dalam transisi masa vegetatif generatif.
 G-protein-coupled receptor (GPCR) : reseptor ABA pada membran
plasma, terdiri dari GCR1, GCR2, dan RGS1.
 GCR1 dan RGS1 mengkode kandidat GPCR dan secara genetis
memengaruhi respons ABA.
 GPCR-related protein (GCR2) mengikat ABA.
 G-protein dan second messanger :
1. (PLD) phospholipase D;
2. (PP2C) protein phosphatase 2C;
3. (MAPK) mitogen-activated kinase;
4. (SnRK) SNF1-related kinase;
5. (PA) phosphatidic acid;
6. (ROS) reactive oxygen species;
7. (NO) nitric oxide.
Kerja ABA
Fly UP