Polyaminy (PA) jsou nízkomolekulární polykationty, vyskytující se ve všech organismech, které jsou nezbytné pro růst eukarotických i prokaryotických buněk. Bazické vlastnosti umožňují PA vázat se na negativně nabité makromolekuly, jako jsou nukleové kyseliny a proteiny a podílet se tak na regulaci jejich funkce. Interakce polyaminů s fosfolipidy má významnou roli při regulaci fyzikálních a chemických vlastností buněčných membrán. Polyaminy se účastní širokého spektra fyziologických procesů odehrávajících se v rostlinném organismu, jako je např. buněčné dělení, růst, morfogeneze a diferenciace a v neposlední řadě jsou rovněž zapojeny v obranné reakci rostlin na biotický a abiotický stres. V rostlinách nacházíme v největších množstvích polyaminy putrescin (Put), spermidin (Spd) a spermin (Spm).
Syntéza Put probíhá buď přímo z ornithinu za účasti enzymu ornithindekarboxylasy nebo nepřímo z argininu přes agmatin a N-karbomoylputrescin. Pro přeměnu Put na Spd a posléze Spm je třeba dodat aminopropylovou skupinu, jejíž donorem je dekarboxylovaný S-adenosylmethionin (SAM) vznikající pomocí enzymu S-adenosyldekarboxylasy (SAMDC). Kromě biosyntézy se na regulaci homeostáze PA v rostlinné buňce podílí konjugace s hydroxyskořicovými kyselinami (HCAA) a degradace polyaminů pomocí enzymů diaminoxidasy (CuAO) a polyaminoxidasy (PAO).
Naše laboratoř se zabývá studiem polyaminů a jejich metabolismu během vývoje somatických embryí, dále se věnujeme jejich významu v odezvě rostlin na biotický a abiotický stres. V současné době se také zaměřujeme na možnou úlohu polyaminů v rostlinné autofagii.
ADC, arginine decarboxylase; AIH, agmatine imino hydroxylase; AtPAO1, Arabidopsis thaliana polyamine oxidase 1; Cad, cadaverine; CuAO, copper amine oxidase; CPA, N-carbamoylputrescine amidohydrolase; dcSAM, decarboxylated S-adenosyl-l-methionine; GABA, γ-aminobutyric acid; HCAA, hydroxycinnamic acid amide; HCT, hydroxycinnamoyl transferase; LDC, lysine decarboxylase MPO, N-methyl-putrescine oxidase; ODC, ornithine decarboxylase; PAO, polyamine oxidase (per, peroxisomal; ex, extracellular); SAM, S-adenosyl-l-methionine; Spd, spermidine; Spm, spermine; PMT, putrescine N-methyl transferase; Put, putrescine; SAMDC, S-adenosyl-l-methionine decarboxylase; SPDS, spermidine synthase; SPMS, spermine synthase; T-Spm, thermospermine; TSPMS, thermospermine synthase.