Structure-function analysis of the interaction of secretory peptides with their target proteins

• Antragsteller: Professor Dr. Dirk Becker
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenphysiologie ; Biochemie und Biophysik der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 222210976

Die Spermazellen höherer Pflanzen sind unbeweglich und müssen für eine erfolgreiche Befruchtung mittels Pollenschlauch zum weiblichen Gametophyten transportiert werden. Nachdem der Pollenschlauch angelockt von den Synergiden in die Mikropyle eingedrungen ist, stoppt das Pollenschlauchwachstum im Bereich des filiformen Apparates, die Pollenschlauchspitze platzt auf und die Spermazellen werden in den Eiapparat entlassen. In Zusammenarbeit mit Thomas Dresselhaus haben wir kürzlich gezeigt, dass das Defensin-ähnliche (DEFL) Protein ZmES4 (Zea mays embryo sac 4) das Platzen des Pollenschlauchs über einen bisher nicht bekannten Mechanismus in Mais herbeiführt. Bekannt dabei ist, dass der Kaliumkanal KZM1 eine Zielstruktur des ZmES4 Proteins darstellt. Da der molekulare Mechanismus dieser Interaktion und seine Konsequenz für das Pollenschlauchplatzen nicht bekannt sind, wird ein wesentliches Ziel dieses Projektes zunächst die Struktur-/Funktionsanalyse der Interaktion des Kaliumkanals KZM1 mit dem DEFL Protein ZmES4 sein. Vor dem Hintergrund der Spezifität dieser Wechselwirkung wollen wir die Domänen und Aminosäurereste im KZM1 Kanal identifizieren, welche für die Bindung von ZmES4 essentiell sind. Basierend auf unserer Arbeitshypothese, dass neben K+ Flux auch die Aufnahme von Zucker und nachfolgender Wassereinstrom für das Platzen des Pollenschlauchs verantwortlich sein können, wollen wir weiterhin untersuchen, ob die entsprechenden Transporter für Zucker oder Wasser ebenfalls durch ZmES4 beeinflusst werden. Dieser Teil des Projekts soll sich also mit dem molekularen Mechanismus, der zum Platzen des Pollenschlauchs führt, befassen. Abschließend wollen wir untersuchen, ob die Interaktion zwischen einem DEFL Protein und einem Ionenkanal ein allgemeines Prinzip in höheren Pflanzen für das Öffnen des Pollenschlauchs und das Entlassen der Spermazellen darstellt. Hier ist geplant, DEFL Proteine und Ionenkanäle aus anderen Pflanzen hinsichtlich dieser Fähigkeit zu untersuchen, um im Falle positiver Kandidaten in einem Modeling Ansatz etwas über die Spezifität dieser Interaktionen zu erfahren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen