Aufklärung der molekularen Grundlage für die funktionale Spezialisierung zwischen Poly(A)-Polymerasen in Arabidopsis thaliana

• Antragsteller: Professor Dr. Michael Lenhard
• Fachliche Zuordnung: Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen ; Genetik und Genomik der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 183792553

Die Synthese eines Poly(A)-Schwanzes am 3-Strich Ende von mRNAs durch Poly(A)-Polymerase stellt einen entscheidenden Schritt bei der Kontrolle der Genexpression dar. Die Genome höherer Pflanzen kodieren für mehr als eine Isoform der kanonischen kernlokalisierten Poly(A)-Polymerase, die für den Hauptteil der prä-mRNA Polyadenylierung verantwortlich ist. Wir haben unlängst gezeigt, dass die drei Isoformen in Arabidopsis thaliana spezialisierte Funktionen erfüllen. Die Aktivität von PAPS1 ist notwendig für die korrekte Funktion des Pollen, wo es zum Stilllegen von Transposons und der Koordination zwischen Kern und Organellen beiträgt, und sie wird benötigt für das normale Wachstum von Blättern und Blüten. Im Gegensatz dazu fördern PAPS2 und PAPS4 den Übergang zum Blühen. Ein transkriptom-weiter Ansatz hat mRNAs identifiziert, deren Poly(A)-Schwanzlänge von PAPS1 abhängt, was nahelegt, dass sie vorrangig von PAPS1 polyadenyliert werden. Der vorliegende Antrag wird auf diesen Arbeiten aus der vorherigen Förderperiode aufbauen, um die molekularen Determinanten der spezifischen Funktion von PAPS1 aufzuklären und im Detail seine Rolle bei der Stilllegung von Transposons und der Kern/Organellen-Koordination zu verstehen. Durch drei komplementäre Ansätze werden wir die Eigenschaften von prä-mRNAs bestimmen, die diese für die vorrangige Polyadenylierung durch PAPS1 kennzeichnen; wir werden isoform-spezifische Interaktoren von Poly(A)-Polymerasen identifzieren und charakterisieren; und wir werden zwei Enhancer-Mutanten eines schwachen paps1 Allels untersuchen. Hinsichtlich der Funktion von PAPS1 im Pollen werden wir seine Rolle bei der Erzeugung von kleinen RNAs bestimmen, die gegen Transposons gerichtet sind; wir werden die mechanistische Grundlage dieser Rolle bei der Erzeugung kleiner RNAs untersuchen; und wir werden den Effekt von PAPS1 auf mitochondriale RNAs und seine Interaktion mit der mitochondrialen Poly(A)-spezifischen Ribonuklease AHG2 charakterisieren. In der Summe werden diese Untersuchungen ein detailliertes Verständnis der molekularen Grundlage für die funktionale Spezialisierung zwischen pflanzlichen Poly(A)-Polymerasen liefern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Portugal, USA
• Beteiligte Personen: Dr. Jörg Becker; Professor Dr. Keith Slotkin