Regulatorische Funktion von PP2C Phosphatasen in der pflanzlichen Ionenhomöostase

• Antragsteller: Dr. Benjamin Neuhäuser
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenphysiologie ; Pflanzenbau, Pflanzenernährung, Agrartechnik
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 220972194

Ammonium ist ein ubiquitäres Schlüsselelement in der Umwelt und in landwirtschaftlich genutzten Flächen. In Mikroorganismen und Pflanzen wird es mittels hoch-affiner Transporter der Ammonium Transporter / Rhesus Glykoprotein (AMT/Rh) Familie aufgenommen. Die Lokalisation einzelner AMTs und deren transkriptionelle, post-transkriptionelle und post-translationale Regulation tragen zur angemessenen Ammoniumernährung bei. In Arabidopsis thaliana sind 6 AMT Gene vorhanden, die wiederum in zwei Unterfamilien unterteilt werden (AMT1 und AMT2). Diese kodieren für Transporter mit unterschiedlichen Eigenschaften. Neben der Transportfunktion scheinen pflanzliche AMTs auch als Rezeptoren für extern verfügbare Ammonium zu agieren (Transceptor Konzept). Wegen der verschiedenen Transportmechanismen (NH4+ = AMT1; NH3 = AMT2) muss man postulieren, dass die Aktivität einzelner AMTs in einer komplementären Art reguliert wird um nutzloses NH4+-NH3 Zirkulieren zu vermeiden. Durch Phosphorylierung am C-Terminus wird die Aktivität von AMT1 Proteinen reguliert, die Modifikation des Proteins wirkt dabei als allosterischer Schalter. In Vorarbeiten im Rahmen des Vorgängerprojekts wurde die Phospho-Regulation von AMT1s durch CIPK23 nachweisen. Weiterhin konnten wir zwei PP2C Phosphatasen als potentielle Regulatoren von AtAMT1 Transportern identifizieren. Die komplexe AMT1 Regulationskaskade in ihrer Gesamtheit ist jedoch noch nicht verstanden. So ist noch unklar, inwiefern und auf welche Weise die identifizierten PP2Cs in die Regulationskaskade involviert sind. Nun sollen diese Kandidaten näher charakterisiert werden. Die Ergebnisse werden in einem besseren Verständnis der molekularen Basis der NH4+, K+ und NO3- Homöostase in Pflanzen resultieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen