Modulation of light signalling by the response regulator ARR4 and other two-component signalling elements
Zusammenfassung der Projektergebnisse
In vorausgehenden Arbeiten konnten wir zeigen, dass ARR4 durch Interaktion mit dem N-Terminus des R/DR-Photorezeptors Phytochrom B (phyB), Inhibierung der phyB-Pfr Dunkelreversion und damit durch Stabilisierung der aktiven phyB-Pfr die Empfindlichkeit von Arabidopsis-Keimlingen gegenüber Bestrahlung durch Rotlicht (cR). 13 In diesem Projekt konnten wir durch Anwendung von FRET-FLIM erstmals die enge Assoziation von ARR4 mit der N-terminalen Interaktionsdomäne von phyB in lebenden Pflanzenzellen nachweisen. Diese Methode wird zukünftig eine Analyse der Interaktionsdynamik von ARR4 und phyB in Reaktion auf exogene und exogene Stimuli in lebenden Pflanzenzellen erlauben. Durch einen dominant-negativen Ansatz konnten wir zeigen, dass ARR4 am konservierten Aspartat (D) in der Receiver-Domäne phosphoryliert sein muss, um die Dunkelreversion von phyB-Pfr zu reduzieren. Der Stimulus, der via eines Phosphorelay von den Rezeptoren AHK2, 3, und 4 über AHP1, 2, 3, 5 zur D-Modifikation von ARR4 führt, ist mit großer Wahrscheinlichkeit Cytokinin. Neben der D-Phosphorylierung wird die Aktivität von ARR4 auch über die Proteinmenge reguliert; der Stimulus, der auf die ARR4-Stabilität Einfluss nimmt, ist wahrscheinlich Saccharose. Neben seiner Funktion im Rotlicht- und Cytokinin-Reaktionsweg ist ARR4 auch in die H2O2- und Ethylen-abhängige Regulation des Stomataschlusses involviert. Die „upstream“ Histidinkinase ist in diesem Fall AHK5, die über AHP1 und AHP2 (Ethylen-Reaktionsweg) bzw. über AHP2 (H2O2- Reaktionsweg) ARR4 ansteuert. Für weitere Studien zum Einfluss der intrazellulären Lokalisation und des Phosphorylierungszustands auf die Funktion von ARR4 haben wir eine Vielzahl verschiedener Arabidopsis-Linien und Mutanten generiert bzw. charakterisiert, die eine Weiterführung des Projekts sehr vielversprechend machen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2007). Functional cross talk between two-component and phytochrome B signal transduction in Arabidopsis. J Exp Botany 58, 2595-2607
Mira-Rodado V, Sweere U, Grefen C, Kunkel T, Fejes E, Nagy F, Schäfer E, Harter K
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(2008). The histidine kinase AHK5 integrates endogenous and environmental signals in Arabidopsis guard cells. PLoS One 3, e2491
Desikan R, Horak J, Chaban C, Mira-Rodado V, Witthöft J, Elgass K, Grefen C, Cheung M-K, Meixner AJ, Hooley R, Neill SJ, Hancock JT, Harter K
