The role of short-chain dehydrogenases/reductases in development and stress tolerance

Genuttrycket för de tetramera SAD-proteinerna (Short-chain Alcohol Dehydrogenase-like proteins) i växter, som upptäcktes av vår forskargrupp på 90-talet, ökar dramatiskt vid exponering för lågintensiv ultraviolett-B (UV-B) strålning (280-315 nm) och även vid andra typer av abiotisk stress, både i epidermala celler och i mesofyll i blad hos växter. UV-B-behandling leder även till en ökning av mängden SAD-protein. SAD-proteinerna tillhör SDR-proteinfamiljen (SDR = short-chain dehydrogenase/reductase) som är en av de största kända proteinfamiljerna som finns och som omfattar tusentals proteiner allt ifrån bakterier till människa.

De fysiologiska substraten för SAD-proteinerna har varit svåridentifierade men vi har visat att SAD-C enzymet metaboliserar (icke-fysiologiska) en- eller två-ringade kinoner som saknar långa hydrofoba kolvätesvansar. Immunohistokemisk infärgning med hjälp av ett specifikt antiserum mot SAD-proteinet visade att höga lokala nivåer av SAD finns i protodermet i frögrodden hos ärtväxten och i andra juvenila vävnader i fröskidan. Lokaliseringmönstret för SAD, både under normala förhållanden och under stress, indikerar funktioner för proteinet både efter miljöstimuli och under utvecklingen av växten och dess vävnader. 

För närvarande är följande två biokemiska frågeställningar kring SAD-proteinerna föremål för vårt intresse:

1. Bestämning av den tredimensionella strukturen hos SAD-proteinerna genom röntgenkristallografi och NMR för senare klargörande av reaktionsmekanismen hos den kemiska reaktion som SAD kanaliserar.
2. Identifiering av fysiologiska substrat för SAD-proteinerna i växter och deras roll vid stress och i vävnad under utveckling.

Projektet är också länkat till ett annat av våra forskningsprojekt, "Ultraviolet radiation as an environmental stimuli in biological systems: perception, signalling, molecular responses and morphogenesis".

Läs om projektet Ultraviolet radiation as an environmental stimuli in biological systems: perception, signalling, molecular responses and morphogenesis.

Exempel på publikationer

Scherbak, N., Ala-Häiväla, A., Böwer, N., Strid, H., Grahn, E., Brosché, M., Eriksson, L.A., Gittins, J.R. & Strid, Å. (2011) The pea SAD short chain dehydrogenase/reductase: quinone reduction, tissue distribution, and heterologous expression. Plant Physiol. 155, 1839-1850.

Scherbak, N., Ala-Häivälä, A., Strid, H., Brosché, M., Öhrfelt, A., Nilsson, F. & Strid, Å. (2009) Expression of Pisum sativum SAD polypeptides in production hosts and in planta: tetrameric organization of the protein. Prot. Expr. Purif. 63, 18–25.

Gittins, J.R., Schuler, M.A. & Strid, Å. (2002) Identification of a novel nuclear factor-binding site in the Pisum sativum sad gene promoters. Biochim. Biophys. Acta 1574, 231-244.

Kalbin, G., Hidema, J., Brosché, M., Kumagai, T., Bornman, J.F. & Strid Å. (2001) UV-B-induced DNA damage and expression of defence genes under UV-B stress: tissue-specific molecular marker analysis in leaves. Plant Cell Environ. 24, 983-990.

Brosché, M. & Strid, Å. (1999) Cloning, expression and molecular characterisation of a stress-regulated cDNA encoding a short chain alcohol dehydrogenase. Plant Physiol. 121, 479-487.