Analyse der heterotrimeren G-Protein vermittelten Signaltransduktion in der Maisentwicklung

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Peter Bommert
• Fachliche Zuordnung: Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 273736883

Die von heterotrimeren G-Protein vermittelte Signaltransduktion kontrolliert ein breites Spektrum entwicklungsbiologischer und physiologischer Prozesse, einschließlich Zellproliferation und Wachstum. Studien der letzten Jahre haben gezeigt, dass heterotrimere G-Protein Signaltransduktion in Pflanzen nicht dem klassischen Mechanismus folgt, der durch Untersuchungen an tierischen Systemen identifiziert wurde. Meine zuvor durchgeführte Charakterisierung des COMPACT PLANT2 (CT2) Gens aus Mais, das für die alpha Untereinheit eines heterotrimeren G-Proteins kodiert, bietet einen einzigarten Startpunkt, die noch immer wenig verstandenen molekularen Mechanismen der G-Protein vermittelte Signaltransduktion zu entschlüsseln. Die Komplexität des ct2 mutanten Phänotyps unterstreicht die Annahme, dass heterotrimere Signaltransduktion an vielen unterschiedlichen Prozessen beteiligt ist und unterschiedliche regulatorische Signalwege integriert. Darüber hinaus implizieren meine Vorarbeiten, dass in Pflanzen - ähnlich zu Tieren - heterotrimere G-Proteine nichtkanonische Funktionen innerhalb der Zelle ausüben. Basierend auf den gegebenen Vorarbeiten, soll nun untersucht werden, wie in Pflanzen die heterotrimere G-Protein Signaltransduktion als Integrationsschnittstelle agiert, um extra- und intrazelluläre Signaltransduktion mit einer Veränderung des Cytoskeletts zu koordinieren, um letztendlich kontrollierte Zellteilung zu gewährleisten. Zu Beginn werde ich untersuchen, ob und, wenn ja, wie der Brassinosteroid Signalweg mit der heterotrimeren G alpha-Untereinheit interagiert, um die Wachstumshöhe zu regulieren, ein Faktor, der von großer agronomischer Bedeutung ist. Parallel dazu sollen nichtkanonische Funktionsweisen der G-alpha Untereinheit untersucht werden, insbesondere im Hinblick auf die Regulation der Cytoskelettdynamik. Die zuvor aufgeführten Ansätze sollen durch die Identifizierung von enhancers oder suppressors Mutanten der G alpha Untereinheit, die durch EMS induziert werden oder natürlich vorkommen, erweitert werden. In einem parallelen Ansatz werden die sechs in Mais vorliegenden G-gamma Untereinheiten, basierend auf Expressionsanalysen und der phänotypischen Analyse der korrespondierenden Mutanten, funktional charakterisiert. Die Kombination der unterschiedlichen Ansätze gewährleistet die heterotrimere G-Protein vermittelte Signaltransduktion bei der Kontrolle der Pflanzenarchitektur systematisch zu erfassen. Die erwarteten Resultate werden nicht nur grundlegende Einblicke in diesen noch wenig verstandenen, zentralen Signaltransduktionsweg erlauben sondern werden auch Ansatzpunkte aufzeigen, die gezielt zu Ertragssteigerung modifiziert werden können. Darüber hinaus repräsentiert dieser Antrag eine solide Basis für eine langfristig angelegt wissenschaftliche Karriere und soll somit auch meine Wiedereingliederung an einer deutsche Universität ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen