Kuraklık stresi altındaki Cleome spinosa (C3) ve Cleome gynandra (C4) bitkilerinin karşılaştırmalı proteomik analizleri

Toprak ve atmosferik su eksikliğinden kaynaklanan kuraklık stresi dünyadaki bitki büyümesini ve verimliliğini etkileyen en önemli çevresel faktörlerden biridir. Karboksilasyon yoluna bağlı olarak bitkilerin kuraklık stresine toleranslarında önemli farklılıklar vardır. C4 bitkilerinin, C3 bitkilerinin aksine, su stresine daha iyi adapte olduğu bildirilmektedir. Bitkilerin kuraklık stresine adaptasyon mekanizmaları proteom düzeyinde yoğun bir şekilde çalışılmış olmasına rağmen, kuraklık stresi altında büyüyen C3 ve C4 bitkilerinin adaptasyon stratejileri tanımlanmamıştır. Kuraklık stresinin proteom değişiklikleri üzerindeki etkilerini belirlemek için iki boyutlu poliakrilamid jel elektroforezi (2-DE) ve MALDI-TOF/TOF (matrix-assisted laser desorption ionization time-of-flight/time-of-flight) kütle spektrometresi Cleome spinosa (C3) ve C. gynandra (C4) bitkilerinin yapraklarında kullanılmıştır. 2-DE jellerinde toplam 96 farklı şekilde ifade olan protein beneği tespit edilmiş ve bunlardan 65'i MALDI-TOF/TOF kütle spektrometrisi ile tanımlanmıştır. Her iki türde de fotosentez ve enerji metabolizması ile ilgili proteinler, kuraklık stresi altında büyük ölçüde etkilenmiştir. RuBisCO küçük alt birimlerinin bolluğu C. spinosa'da artmış olmasına rağmen, RuBisCO aktivaz proteinlerinin bolluğu azalmıştır. Ayrıca, OEE ve FNR proteinleri gibi fotosentezin ışık reaksiyonları ile ilgili proteinlerin bolluğu C. spinosa'da azalmıştır. Kuraklık stresi altında, triosfosfat izomeraz ve fruktoz-bifosfat aldolaz gibi glikoliz ile ilişkili proteinlerin bolluğu C. spinosa'da azalmıştır; ancak, enolaz proteini C. gynandra'da artmıştır. Kuraklık stresi altında kloroplastik ATP sentaz enziminin ifade seviyesi her iki türde de azalan yönde düzenlenirken, mitokondriyal ATP sentaz artan yönde düzenlenmiştir. Annexin ve 14-3-3 proteinleri gibi sinyal iletimi ile ilgili proteinlerin bolluğu C. spinosa'da artmıştır. Reaktif oksijen türlerinin detoksifikasyonu ile ilişkili proteinlerin bolluğu genellikle her iki türde artmıştır. Bu bulgular, karboksilasyon yolunda farklılık gösteren türlerin kuraklık stresi altındaki proteomik cevaplarının daha iyi anlaşılmasını sağlayacaktır.