Funktionelle Charakterisierung von Arabidopsis Extra Large G proteins (XLG-Proteinen) und deren Rolle in der Weiterleitung von Rezeptorkinase-assoziierten Signalen

• Antragsteller: Professor Dr. Volker Lipka
• Fachliche Zuordnung: Organismische Interaktionen, chemische Ökologie und Mikrobiome pflanzlicher Systeme
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 278618894

In vorangegangenen Arbeiten haben wir cerk1-4, eine Punktmutante der Arabidopsis LysM-RLK CERK1 (Chitin Elicitor Receptor Kinase 1) isoliert und charakterisiert. Diese Mutante zeigt eine verstärkte und deregulierte Zelltodantwort, welche mit erhöhter Resistenz gegen echte Mehltaupilze korreliert. Um molekulare Komponenten zu identifizieren, die für die Ausprägung des Zelltodphänotyps von Bedeutung sind, wurde eine ungerichtete genetische Mutantensuche durchgeführt. Dabei wurde die rezessive Mutante nole1 (No lesions1) isoliert, welche den cerk1-4 Zelltodphänotyp vollständig unterdrückte. Genetische Kartierung und Komplementationsexperimente belegen eine ursächliche Mutation in XLG2 (Extra Large G-Protein 2). XLG Proteine zeichnen sich durch eine C-terminale Domäne mit signifikanter Homologie zur alpha-Untereinheit heterotrimerer G-Proteine (G-alpha) aus. Jedoch ist deren Funktion und Interaktion mit den anderen kanonischen Untereinheiten G-beta und G-gamma bisher noch nicht ausreichend verstanden. Für G-beta und G-gamma, nicht jedoch für G-alpha, konnte bereits gezeigt werden, dass diese an Rezeptorkinase-vermittelten PAMP- und Zelltod-Signalwegen beteiligt sind.Wir beabsichtigen, die Funktion von XLG-Proteinen als Mediatoren von PAMP- Signaltransduktionswegen zu untersuchen, sowie deren Rolle innerhalb aberranter Zelltodantworten zu analysieren, welche nicht durch CERK1 vermittelt sind. Darüber hinaus soll die Interaktion von XLG2 mit G-beta und G-gamma im Zusammenhang mit Pathogen- , PAMP- und Zelltod-Stimuli untersucht werden. Ein weiterer Schwerpunkt soll auf die Analyse des subzellulären Verhaltens gelegt werden, da vorläufige Ergebnisse unserer AG eine induzierbare nukleäre Akkumulation von XLG2 nahelegen. Zur Zeit fehlen jegliche Information bezüglich der Funktion der N-terminalen XLG-Domänen. Ebenfalls ist nicht bekannt, ob eine in vitro nachgewiesene Ca2+-abhängige GTPase-Aktivität in vivo eine funktionale Rolle spielt. Um diese Fragen zu klären und XLG2 funktional zu charakterisieren, werden wir obige Suppressormutante (cerk1-4 nole1-1) nutzen. Wir beabsichtigen, mittels ungerichteter sowie gezielter Mutation eine Kollektion von XLG2-Versionen zu generieren. Expression dieser Varianten im cerk1-4 nole1-1 Mutantenhintergrund wird dann Rückschlüsse auf Struktur-Funktions-Zusammenhänge ermöglichen. Anschliessende zellbiologische und biochemische Analysen werden dann die Identifizierung intrinsischer Proteinmerkmale erlauben. Das vorgeschlagene Arbeitsprogramm wird neue Einblicke in Struktur-Funktionszusammenhänge, das subzelluläre Verhalten und Funktionsweise von XLG-Proteinen in der pflanzlichen Immunantwort liefern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich(e): Dr. Elena Petutschnig