Competition of transcription factors in abiotic signalling
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Einige Transkriptionsfaktorenfamilien diversifizierten im Verlauf der Evolution sehr stark. Dazu gehören die Rap‐Transkriptionsfaktoren. Die Rap2.4‐Untergruppe wird von 8 Transkriptionsfaktoren mit (fast) identischen DNA‐Bindemotiven (Rap2.4a – Rap2.4h) gebildet. Dies warf die Frage nach Redundanz bzw. Spezifität auf. Das Projekt war in 2 Hauptabschnitte gegliedert: Zum einen wurde das Expressionsverhalten untersucht, zum anderen die Spezifität der DNA‐Bindestellen. Die Expressionsanalyse über qRT‐PCR zeigte eine Netzwerkregulation mit Dominanz von Rap2.4a. Diese Beobachtung wurde durch vergleichende qRT‐PCR‐Analyse in Rap2.4‐T‐DNA‐Insertionslinien und in Arabidopsis‐Linien, in denen Rap2.4‐Transkriptionsfaktoren unter Kontrolle des Estradiol‐Promotors überexprimiert wurden, bestätigt. Die Detailanalyse zeigte: (1) Die Expression von Rap2.4a wird durch Überexpression aller und Suppression der meisten Rap2.4‐Faktoren beeinflusst. Die anderen Rap2.4‐Transkriptinsfaktoren werden zum Teil invers reguliert. (2) Rap2.4a fördert die Expression diverser Gene für chloroplastidäre antioxidative Enzyme, während Rap2.4b – Rap2.4h zwar die Gene für plastidäre Ascorbatperoxidasen, nicht aber die für 2‐Cys Peroxiredoxin‐A aktivieren. (3) Die Analyse von Rap2.4a und Rap2.4h überexprimierenden Linien und knock‐out‐Linien zeigt kompetitive Effekte. Die Regulation erfolgt, wie durch Überexpression in 2CPA‐Promotor‐GUS‐Linien gezeigt, auf Ebene der Transkriptions‐ regulation. Eine starke Bindung von Rap2.4h an die Rap2.4a‐Bindestelle konnte experimentell belegt werden. Die Expressionsintensität von 2CPA (und schwächer die von 2CPB) reguliert die Rap2.4a‐, nicht aber die Rap2.4h‐Expressionsintensität. Wir leiten aus den Ergebnissen ab, dass der stärker bindende Transkriptionsfaktor Rap2.4h ein kompetitiver Inhibitor der Genaktivierung durch Rap2.4a ist. Um Informationen über die Bindemotivpräferenzen der Transkriptionsfaktoren zu gewinnen, wurden Hefe‐1‐Hybridanalysen durchgeführt. Für alle Rap2.4‐Transkriptionsfaktoren konnte die Bindungen an den Promotor der tAPx von Arabidopsis gezeigt werden. Die Analyse des sAPx‐Promotors war aufgrund von Autoaktivierungen blockiert. Über inverses Hefe‐1‐Hybrid‐Screening wurden die von Rap2.4a und Rap2.4c / Rap2.4d präferierten Bindemotive bestimmt. Über in silico Promotoranalysen konnten die gefundenen Rap2.4c/Rap2.4d‐Motive neben Promotoren für chloroplastidäre antioxidative Enzyme auch in zahlreichen kälteregulierten Genen lokalisiert werden. Die Regulationswirkung wurde über qRT‐PCR experimentell im Wildtyp‐Hintergrund und durch Rap2.4c‐Überexpression bestätigt. Die Ähnlichkeit der DNA‐Bindemotive und das Regulationsverhalten führten zur Schlussfolgerung, dass die Rap2.4‐Faktoren Kompetitoren von CBFs / DREBs sind. Zusammenfassend zeigte sich, dass die Rap2.4‐Transkriptionsfaktoren sich zwar gegenseitig in der Genexpression beeinflussen, zum Teil aber distinkte DNA‐Bindeeigenschaften und damit Zielgen‐ und Wirkspektren haben.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- (2013) Competition versus redundancy in the regulation of ERFIb transcription factors in Arabidopsis thaliana. Dissertation. FU‐Berlin
Rudnik R
- (2013) Identification and characterization of ERFIb transcription factor binding motifs and their target genes. Dissertation. FU‐Berlin
Bulcha J
