Signaltransduktionswege zur Phosphorylierung von Plasmamembranproteinen in Abhängigkeit von Stickstoff und Kohlenstoff-Verfügbarkeit

• Antragstellerin: Professorin Dr. Waltraud Schulze
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenphysiologie ; Pflanzenbau, Pflanzenernährung, Agrartechnik
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 242598629

Stickstoff ist ein wichtiges Makroelement, das für Wachstum und Entwicklung von Pflanzen essenziell ist. Pflanzen nehmen Stickstoff vorwiegend in Form von Nitrat und Ammonium auf. Nitrat ist somit nicht nur ein wichtiger Nährstoff für Pflanzen, sondern hat auch eine Funktion als Signalstoff indem durch Nitratverfügbarkeit Anpassungen des Zentralstoffwechsels und Entwicklungsprozesse induziert werden. Die Mechanismen der Aufnahme von Nitrat aus dem Boden über Nitrattransporter in die Pflanzenzelle sind im Wesentlichen bekannt. Außerdem wurden in der Vergangenheit nitrat-induzierte Genexpressionsänderungen im Detail untersucht. Dennoch ist bisher sehr wenig über die genauen Mechanismen der Regulation der Nitrattransporter bekannt. Wir wissen wenig über die posttranslationale Regulation und interagierende Signaltransduktionsmoleküle. Auch ist immer noch sehr wenig bekannt über die Proteine, die an Signaltransduktion zur Vermittlung von Genexpressionsänderungen beteiligt sind. Unser Projekt soll diese Lücke schließen, indem wir unsere Arbeiten vor allem auf die Posttranslationalen Regulationsmechanismen und zugehörige Kinasen beschränken, die die Aktivität des wichtigen Nitrattransporters NRT2.1 beeinflussen.Die Proteinphosphorylierung ist eine wichtige posttranslationale Modifikation, die schnelle Regulation von Aktivität, Interaktionspartnern oder subzellulärer Lokalisation von Proteinen erlaubt. Transiente, bedingungsabhängige Proteinphosphorylierungen sind daher eine Eigenschaft von Proteinen in Signaltransduktionswegen. Regulation durch Proteinphosphorylierung konnte bereits für Nitrattransporter NRT1.1 und Ammoniumtransporter AMT1 gezeigt werden. Wir möchten daher in dieser Arbeit die Rolle von Proteinphosphorylierung für die Aktivierung und Interaktionspartner des wichtigen Nitrattransporters NRT2.1 untersuchen. Obwohl bereits aus vielen Arbeiten bekannt ist, dass NRT2.1 unter verschiedenen Stickstoff- und Kohlenstoff (Zucker)-Verfügbarkeiten stark reguliert ist, und auch einige Phosphorylierungsstellen bekannt sind, wissen wir immer noch sehr wenig über die Molekularen Mechanismen dieser Regulation und/oder die an der Phosphorylierung beteiligten Kinasen.In diesem Projekt sollen daher (i) N- und C-abhängige Phosphorylierungsstellen in NRT2.1 und anderen Proteinen identifiziert werden, sowie (ii) die beteiligten Kinasen über ungerichtete und gerichtete Analyse gefunden werden. Dabei kommen sowohl Peptidarrays zum Einsatz, als auch massenspektrometrische Ansätze mit synthetischen Standardpeptiden. Schließlich sollen (iii) zu den identifizierten Kinasen, als auch zu NRT2.1 selbst über pull-down assays N- und C-abhängige Interaktionspartner gefunden werden. Mit Hilfe von T-DNA insertionsmutanten zu NRT2.1 und den neu identifizierten Kinasen und mit Hilfe von Phosphorylierungsstellenmutanten sollen die in vivo Rolle der neu identifizierten Signaltransduktionsproteine verifiziert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Partnerorganisation: Agence Nationale de la Recherche / The French National Research Agency
• Beteiligte Person: Privatdozentin Dr. Laurence Lejay