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Projekt
Zentrale Rolle des Monothiol-Glutaredoxins GrxS17 bei der Differenzierung des Sprossapex in Arabidopsis thaliana nach Blühinduktion
Antragstellerin
Professorin Dr. Renate Scheibe
Fachliche Zuordnung
Pflanzenphysiologie
Förderung
Förderung von 2014 bis 2018
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 251961205
Pflanzen zeichnen sich durch eine ungewöhnlich hohe Anzahl an redox-aktiven thiolhaltigen Proteinen, den Thioredoxinen Trx), Gltaredoxinen (Grx), Peroxiredoxinen (Prx) und anderen Redoxinen, aus. Unser Antrag zielt auf ein pflanzentypisches Monothiol-Glutaredoxin, GrxS17 aus Arabidopsis thaliana (At4g04950), das aus einer Trx- und drei Grx-Domänen besteht. Das sowohl im Cytosol als auch im Kern lokalisierte Protein kommt als Dimer vor und enthält drei Eisen-Schwefel-Cluster. Die homozygote T-DNA-Insertionslinie (SALK_021301.56.00.X) blüht später als der Wildtyp und bildet einen völlig undifferenzierten Spross aus, ähnlich wie der PIN1-Phänotyp mit gestörter Auxinverteilung. Die Wechselwirkung des GrxS17-Proteins mit Transkriptionsfaktoren und Proteinkinasen, die in Vorarbeiten sowohl in vitro, als auch in vivo festgestellt worden war, soll im geplanten Projekt auf molekularer Ebene mit Hilfe von Cystein-Mutanten und Teilkonstrukten sowohl in vitro als auch in vivo analysiert werden. Das GrxS17-Protein und seine Interaktionen mit dem Transkriptionsfaktor NF-YC11 (At3g12480) und einer PKC-ähnlichen Proteinkinase (At1g50570) stehen in dieser Arbeit im Mittelpunkt. Stabile Transformation von Arabidopsis und transiente Transformation von isolierten Protoplasten werden generiert und die funktionelle Bedeutung der molekularen Charakteristika von GrxS17 soll an Hand der transformierten Nullmutanten überprüft werden. Kreuzungen mit Linien, die als Auxin-Marker das DR5-Promotor-Konstrukt oder als Indikator für den zellulären Redox-Zustand ro-GFP exprimieren, erlauben es, die unmittelbaren Auswirkungen von fehlendem oder mutiertem GrxS17 in vivo zu verfolgen. Der PIN-Phänotyp der GrxS17-KO-Pflanze unter Langtagbedingungen kann als Indikator für eine defekte Meristemdifferenzierung beziehungsweise eine erfolgreiche Komplementierung benutzt werden. Die Redox- und Fe-S-Cluster-abhängige Funktion dieses Master-Regulator in der frühen Meristem-Differenzierung ist Teil eines Entwicklungsprogramms, das stark durch verschiedene Umweltfaktoren modifiziert wird. Um die Vernetzungen zwischen den verschiedenen Eingangssignalen aufzuklären, sollen folgende Fragen adressiert werden: 1. Wie erfolgt die Wahrnehmung des zellulären Redox-Zustands am GrxS17? Liegt ein metal switch mit einem Schwefeleisen-Zentrum vor, das abhängig vom Redox-Zustand der koordinierenden Cysteinreste gebunden wird? 2. Welche strukturellen Charakteristika und welche Domänen von GrxS17 sind für die Interaktion mit Transkriptionsfaktoren und Proteinkinasen essentiell?3. Wodurch werden Kerntranslokation und DNA-Bindung von GrxS17 und seiner Interaktionspartner induziert?4. Welche Signalwege werden am zentralen Regulator GrxS17 integriert?5. Wie werden die Effekte von Lichtperiode, -qualität und-quantität, von Phytohormonen und von Temperatur in mit mutiertem Protein rekonstituierten GrxS17-KO-Linien verändert?
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
