Posttranslationale Regulationsmechanismen der Kohlenstoffpartitionierung
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Projekt „Posttranslationale Regulationsmechanismen der Kohlenstoffpatitionierung“ hatte zum Ziel, die Rolle der Rezeptorkinase SIRK1 bei der Verteilung von Saccharose zwischen Spross und Wurzel zu untersuchen. SIRK1 wurde in vorhergehenden Projekten als Rezeptorkinase identifizert, die in der Plasmamembran von saccharosestimulierten Keimlingen die Aquaporine durch Phosphorylierung reguliert. Die Regulation von SIRK1 durch eine interagierende Kinase wurde nun näher untersucht. Dabei stellt sich heraus, dass SIRK1, gemäß dem klassischen Rezeptorkinase-Aktivierungsmodell, durch eine weitere Rezeptorkinase (QSK1) reguliert wird. QSK1 fungiert dabei als co-Rezeptor zu SIRK1 und ist nicht nur bei der Aktivierung von SIRK1 beteiligt, sondern scheint auch eine zentrale Rolle zu spielen bei der Rekrutierung von Substraten (zb. Aquaporine) für den SIRK1/QSK1 Komplex. Damit ist QSK1 nicht nur ein wichtiger co-Rezeptor sondern auch entscheidend beteiligt an der Verteilung von Rezeptoren und ihren Substraten innerhalb der Plasmamembran. Um die Rolle von SIRK1 bei der Verteilung von Saccharose zwischen Sproß und Wurzel zu untersuchen, wurde ein Phosphoproteom- und Metabolomdatensatz an Wildtyp und spezifischen Mutanten generiert, deren Saccharosestoffwechsel und –Export gestört ist (beispielsweise pgm und sweet11). Zudem wurden Proben vom Ende des Tages (hohe Zuckerverfügbarkeit) und am Ende der Nacht (niedrige Zuckerverfügbarkeit) verglichen. Dieser Datensatz lässt die Schlussfolgerung zu, dass SIRK1 an der Regulation von Saccharosetransport zwischen Spross und Wurzel beteiligt ist, aber mit hoher Wahrscheinlichkeit nicht an der direkten Aktivierung des Saccharoseexporters SWEET11. Des Weiteren wurde ein mathematisches Modell erstellt, dass die wichtigsten Komponenten des Zuckerstoffwechsels in verschiedenen zellulären Kompartimenten, sowie den Transport von Saccharose zwischen Spross und Wurzel, abbildet. Dieses Modell wird zukünftig eine wichtige Rolle spielen, anhand des vorhandenen Phosphoproteom- und Metabolomdatensatz, die metabolischen Phänotypen von Mutanten vorherzusagen, die in der Regulation von Transportprozessen beteiligt sein könnten, wie beispielsweise SIRK1.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2019) Plasma Membrane-Associated Receptor-like Kinases Relocalize to Plasmodesmata in Response to Osmotic Stress. Plant physiology 181 (1) 142–160
Grison, Magali S.; Kirk, Philip; Brault, Marie L.; Wu, Xu Na; Schulze, Waltraud X.; Benitez-Alfonso, Yoselin; Immel, Françoise; Bayer, Emmanuelle M.
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(2019) Sucrose-induced Receptor Kinase 1 is Modulated by an Interacting Kinase with Short Extracellular Domain. Molecular & cellular proteomics : MCP 18 (8) 1556–1571
Wu, Xu Na; Chu, Liangcui; Xi, Lin; Pertl-Obermeyer, Heidi; Li, Zhi; Sklodowski, Kamil; Sanchez-Rodriguez, Clara; Obermeyer, Gerhard; Schulze, Waltraud X.
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(2016) From Phosphoproteome to Modeling of Plant Signaling Pathways. Methods in Molecular Biology, 1394: 245-259
Zakhartsev M, Pertl-Obermeyer H, Schulze WX
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(2016) Metabolic model of central carbon and energy metabolisms of growing Arabidopsis thaliana in relation to sucrose translocation. BMC Plant Biology, 16 (1): 262
Zakhartsev M, Medvedeva I, Orlov Y, Akberdin I, Krebs O, Schulze WX
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(2017) Highly Efficient Single-Step Enrichment of Low Abundance Phosphopeptides from Plant Membrane Preparations. Frontiers in Plant Science, 8: 1673
Wu XN, Xi L, Pertl-Obermeyer H, Li Z, Chu LC, Schulze WX
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(2018) Membrane Microdomain Protein Distribution in Sucrose and Nitrate Treatments
Chu, Liangcui
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(2019) Classification and Interactions of LRR Receptors and Coreceptors Within the Arabidopsis Plasma Membrane - An Overview. Frontiers in Plant Sciences 10: 472
Xi L, Wu XN, Gilbert M, Schulze WX
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(2019) The scope, functions, and dynamics of posttranslational protein modifications. Annual Review of Plant Biology
Millar AH, Heazlewood JL, Giglione C, Holdsworth MJ, Bachmair A, Schulze WX
