Untersuchungen zum Verständnis der nicht-konservierten Funktion und Regulation des Anaphase promoting complex/Cyclosome in Pflanzen

• Antragsteller: Professor Dr. Arp Schnittger
• Fachliche Zuordnung: Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 274605654

Der Anaphase-Promoting-Complex, auch bekannt als das Cyclosome (APC/C), ist eine der wichtigsten Kontrollmaschinerien des eukaryontischen Zellzyklus. Die bestbekannteste Aufgabe des APC/C ist die Trennung von Schwesterchromatidien in der Mitose und Meiose so wie die Verteilung der homologen Chromosomen in der Meiose. Damit spielt der APC/C auch eine zentrale Rolle beim Sichern der Genomintegrität jeder Zelle, dadurch dass er die Mißsegregation von Chromosomen verhindert. Durch einen speziellen Kontrollpunkt, den Spindle-(Assembly)-Checkpoint (SAC), wird die Aktivität des APC/C und damit auch das weitere Voranschreiten im Zellzyklus geblockt, wenn eine ungleichmäßige Segregation der Chromosomen auf die Tochterzellen droht. Obwohl die Proteinsequenz der zentralen APC/C-Komponenten zwischen Tieren, Pilzen und Pflanzen konserviert ist, zeigen aktuelle Forschungsergebnissen unserer und anderer Arbeitsgruppen, dass die APC/C Regulation erstaunlicherweise in Pflanzen sehr von der Regulation in anderen Eukaryonten abweicht. Zum einen führt die Aktivierung des SAC oder eine Reduktion von APC/C Aktivität in mitotischen Zellen zu Endoreplikation und eben nicht zu einem Zellzyklusarest. Weiterhin schreitet in Pflanzen das meiotische Programm weiter fort, obwohl die Chromosomen und Chromatiden nicht gleichmässig auf die Zellpole und Tocherzellen verteilt werden. Darüberhinaus zeigen aktuelle Daten von uns und anderen Gruppen, dass der APC/C zusätzliche Aufgaben während der Entwicklung und des Wachstums von Pflanzen hat, die nicht direkt mit der Regulation des Zellzyklus verbunden sind. Damit ist ein tieferes Verständnis der pflanzen-spezifischen Funktion und Regulation des APC/C nicht nur von großem Interesse für die Grundlagenforschung sondern leistet auch einen wichtigen Beitrag für biotechnologische Anwendungen wie z.B. die Entwicklung von neuen Pflanzenzüchtungsstrategien, dem Aufdecken von neuen Wegen zur Ertragssteigerung und zum Lösen von aktuellen Problemen in der Landwirtschaft. Fußend auf den umfangreichen Vorarbeiten des brasilianischen und des deutschen Partners, die die Identifizierung von neuen APC/C-Interaktoren und die Herstellung von neuen SAC-Reporterlinien beinhaltet, werden wir in diesem Projekt die nicht-konservierte Funktion und pflanzenspezifische Regulation des APC/C während des sporophytischen Wachstums, bei viralen Infektion von Pflanzen und der Meiose erforschen. Dazu werden wir die Expression und Lokalisierung von APC/C-Regulatoren unter Stressbedingungen analysieren und die Funktion von der neu-identifizierten APC/C-Interaktoren im Vergleich zu Mutanten in bereits bekannten APC/C-Regulatoren untersuchen. Schließlich werden wir weitere Regulatoren des APC/C identifizieren, die die Basis für eine lang-angelegte Zusammenarbeit zwischen dem brasilianischen und dem deutschen Partner darstellen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Brasilien
• Partnerorganisation: Fundação Carlos Chagas Filho de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro
• Kooperationspartner: Professor Paulo Cavalcanti Gomes Ferreira