GTPases: Versatile Regulators of Signal Transduction in Plants

پروتئین های G تنظیم کننده های کلیدی برای طیف وسیعی از فرآیندهای سلولی در حیوانات و گیاهان هستند. در مقایسه با حیوانات و مخمرها، گیاهان دارای یک زیرخانواده Rho-GTPase به نام Rho-like GTPases (ROPs) هستند. خانواده ROP از GTPaseهای مونومر به عنوان یک تنظیم کننده همه کاره و کلیدی در فرآیندهای انتقال سیگنال گیاهی پدیدار شده است. در طی چند سال گذشته مطالعات روی GTPase از نوع RHO (ROP) گیاهی، بینش جدیدی در مورد نقش آنها در فرآیندهای مختلف از سازمان اسکلت سلولی، رشد قطبی، رشد تا استرس و پاسخ های هورمونی ایجاد کرده است. مطالعات نشان داده‌اند که گیاهان تنظیم‌کننده‌ها و مولکول‌های عامل خاصی را تکامل داده‌اند. ROP GTPaseها دارای توانایی تعامل با این مولکول های تنظیم کننده و موثر هستند که در نهایت ویژگی سیگنال دهی آنها را تعیین می کند. اخیراً مطالعات گسترده ژنوم در گیاهان نشان داده است که ژنوم آرابیدوپسیس 93 را کد می کند و برنج دارای نزدیک به 85 همولوگ GTPase کوچک است. و ما توانستیم چهار همولوگ جدید را در ژنوم برنج شناسایی کنیم. در اینجا، ما بر تجزیه و تحلیل کامل فیلوژنتیک، دامنه، ساختاری و بیانی در طول تنش و فرآیندهای مختلف رشد GTPaseهای کوچک در گیاهان تمرکز می‌کنیم. مقایسه الگوهای بیان ژن تک تک اعضای خانواده GTPase ممکن است به آشکار کردن مکانیسم های سیگنال دهی خاص گیاه و ارتباط آنها کمک کند. همچنین، نقش ROP GTPaseهای شناخته شده در حال حاضر و پروتئین های برهم کنش آنها را با شرح مختصری به طور همزمان خلاصه می کنیم و الگوی بیان آنها را بر اساس داده های ریزآرایه مقایسه می کنیم. به طور کلی، ما در مورد دیدگاه عملکردی ژنومی گیاهان Rho مانند GTPaseها و نقش آنها در تنظیم چندین فرآیند فیزیولوژیکی مانند استرس، هورمونی، لوله گرده، رشد ریشه مو و سایر پاسخ های رشدی بحث خواهیم کرد.

G proteins are the key regulators for a wide range of cellular processes in animals and plants. In comparison to animals and yeast, plants have a single Rho-GTPase subfamily called Rho-like GTPases (ROPs). The ROP family of monomeric GTPases has emerged as a versatile and key regulator in plant signal transduction processes. During the past few years’ studies on plant RHO-type (ROP) GTPase have generated new insights into their role in diverse processes ranging from cytoskeletal organization, polar growth, development to stress and hormonal responses. Studies have shown that plants have evolved specific regulators and effector molecules. ROP GTPases possess the ability to interact with these multiple regulator and effector molecules that ultimately determines their signaling specificity. Recently, genome wide studies in plants have shown that the Arabidopsis genome encodes 93, and rice has nearly 85 small GTPase homologs. And we have been able to identify four new homologs in the rice genome. Here, we focus on the complete phylogenetic, domain, structural and expression analysis during stress and various developmental processes of small GTPases in plants. The comparison of gene expression patterns of the individual members of the GTPase family may help to reveal potential plant specific signaling mechanisms and their relevance. Also, we are summarizing the role of currently known ROP GTPases and their interacting proteins with brief description, simultaneously, comparing their expression pattern based on microarray data. Overall, we will be discussing the functional genomic perspective of plant Rho like GTPases and their role in regulating several physiological processes such as stress, hormonal, pollen tube, root hair-growth and other developmental responses.​