DYRK protein kinases in Chlamydomonas reinhardtii: Biochemical characterization and physiological study of a DYRK mutant strain

• Antragstellerin: Dr. Miriam Schulz-Raffelt
• Fachliche Zuordnung: Biochemie und Biophysik der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2014
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 235301650

Dual-specificity tyrosine-phosphorylation regulated kinases bzw. DYRKs sind in allen untersuchten Eukaryoten zu finden und weisen ähnliche strukturelle und biochemische Eigenschaften auf. DYRK-Vertreter sind an verschiedenen Signalwegen beteiligt, die für die Zellhomöostase und Entwicklung bedeutend sind. Allerdings ist die Funktion von DYRK-Proteinen in Pflanzen immer noch unbekannt. Kürzlich wurde eine DYRK-Mutante in Chlamydomonas (std1) durch einen "forward genetic" Ansatz isoliert, bei dem nach Stärkeabbau-Mutanten gesucht wurde. Basierend auf einer phylogenetischen Analyse haben wir eine neue Untergruppe (DYRKP) entdeckt, die nur aus Homologen der grünen Linie (green lineage) besteht. Neueste Daten deuten darauf hin, dass DYRKP-1 (Std1) nicht nur eine Rolle beim Stärkeabbau spielt, was zu verzögerter Wasserstoffproduktion führt, sondern auch bei der zellulären Stressantwort auf Stickstoffmangel während autotropher Bedingungen, was eine höhere Stärkeakkumulation, Photosyntheseaktivität und Biomasseproduktion in der Mutante verursacht. In diesem Projekt wollen wir die DYRK-Mutante physiologisch und die entsprechende Kinase biochemisch weitergehend charakterisieren. Löst nur Stickstoffmangel den beobachteten Phänotyp aus? Was passiert in unterschiedlichen Lichtintensitäten? Wir sind auch daran interessiert herauszufinden, ob eine Verbindung zwischen der erhöhten Stärkeproduktion und Photosyntheseaktivität existiert. Hierbei soll eine stärkelose Mutante zur Aufklärung verhelfen. In einem biochemischen Ansatz wollen wir einen HA-getaggten Stamm herstellen, der zur Proteinlokalisierung genutzt werden soll und auch für zukünftige funktionelle Analysen wie der Suche nach Kinasesubstraten und Interaktionspartnern sehr nützlich sein wird. Zudem planen wir, die Funktionalität des konservierten Autophosphorylierungsmotivs in Chlamydomonas DYRKP-1 zu untersuchen, was mit einer gezielten Mutagenese erreicht werden soll.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Gastgeber: Professor Dr.-Ing. Gilles Peltier, Ph.D.