Abiyotik stres altında Brachypodium distachyonda heat-shock protein 90 (HSP90) ve transglutaminaz (TGase) ifadelerinin regülasyonu

Kuraklık ve tuz stresi bitkilerin verimliliklerini azaltan en ciddi abiyotik stres türlerindendir. Bitkiler, hareketsiz yapıları nedeniyle sürekli olarak stres koşullarıyla karşılaşırlar ve strese hızlı bir şekilde cevap vermeleri gerekir. Bitkilerin temel tepki yolakları, stres proteinleri olarak da bilinen heat-shock proteinlerini (HSP'ler) içerir. HSP'lerin ana işlevi, protein katlanmasını kolaylaştırarak protein-protein etkileşimlerinde hücre içi şaperon rolünün gerçekleştirilmesi olarak tanımlanmaktadır. HSP'ler 5 farklı moleküler ağırlıkta bulunabilir ve bunlara göre HSP60, HSP70, HSP90, HSP100 ve küçük ısı şok proteinleri (sHSP'ler) olarak isimlendirilirler. HSP90, hücredeki toplam proteinlerin yüzde 1 ile yüzde 6'sını oluşturur ve ekspresyon seviyeleri, serbest veya bağlı form olarak bulunabilen poliaminler (PA)'den etkilenebilir. Transglutaminaz'lar, PA'ler ile etkileşime girebilen bir diğer protein türüdür ve protein çapraz bağlanmasını, translasyon sonrası protein modifikasyonlarını ve PA birleşimini katalize eder. Hem HSP90 hem de TGaz'ların ekspresyon seviyeleri stress koşullarından etkilenmektedir ve stress cevabı oluşturmada etkili oldukları görülmüştür. Bu çalışmada, HSP90 ve TGaz etkileşimini anlamak amacıyla, tek çenekli model bir bitki olan Brachypodium distachyon (Bd21 hattı) vejetatif evresinde kuraklık (12 gün susuz bırakma) ve tuz (320 mM NaCl uygulaması) stresine maruz bırakılmıştır. Kuraklık stresi altında, HSP90 ve TGaz transkript seviyeleri sırası ile 2-kat ve 1.11-kat artış gösterirken, HSP90 protein seviyesi 2-kat artış göstermiştir. Ancak TGaz protein seviyeleri az bir düşüş göstermiştir. Tuz stresi altında ise TGaz transkript seviyeleri yaklaşık 6-kat düşüş göstermiş, aynı zamanda HSP90 gen seviyelerinde de düşüş trendi görülmüştür. HSP90 ve TGaz protein seviyelerinde ise sırası ile yüzde 80 ve 82 düşüş görülmüştür. Tuz stresi altında, mitokondriyal ve kloroplast HSP90 ve TGaz transkript ve protein seviyelerindeki düşüş paralellik gösterdiğinden dolayı, tuz stresi altında Brachypodium distachyon bitkisinde HSP90 ve TGaz etkileşim halinde olabilir. Bu çalışma, kuraklık ve tuz streslerinin ardındaki moleküler mekanizmaları anlamanın önemini vurgulamaktadır.