Zur Dynamik regulatorischer Proteinkomplexe im veränderlichen Umfeld am Beispiel der pflanzlichen Glukosinolat-Biosynthese

• Antragstellerin: Privatdozentin Dr. Tamara Gigolashvili
• Fachliche Zuordnung: Organismische Interaktionen, chemische Ökologie und Mikrobiome pflanzlicher Systeme ; Genetik und Genomik der Pflanzen ; Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 322540466

Transkriptionskontrolle als genetisch komplexes Phänomen in ihrer Gesamtheit umfasst sowohl die Komplexbildung einer bestimmten Anzahl von Transkriptionsfaktoren (TFs) mit regulatorischen Proteinen als auch deren nachfolgende Interaktionen mit genregulatorischen DNA-Regionen zur Signalübermittlung an die RNA-Polymerase-II. Diese Signale wiederum instruieren die RNA-Polymerase darüber, ob und in welchem Ausmaß sie Gene transkribieren soll. Das hier vorliegende Projekt verfolgt das Ziel, näher zu verstehen, wie und auf welche Weise genau denn die in der DNA kodierte Information in die spezifischen Antworten der Zelle transformiert wird, und die Mechanismen zu untersuchen, die der Bildung von TF-Komplexen als Antwort auf spezifische intra- oder extrazelluläre Signale zugrundeliegen. Bei der Untersuchung der Bildung und des Abbaus regulatorischer Komplexe als Antwort auf spezifische Signale konzentrieren wir uns auf die Interaktionen zwischen den Komplex-Komponenten und den Mechanismen, welche die Fähigkeit der TFs erklären können, spezifische Antworten und Reaktionen der Zelle hervorzurufen, indem sie ein ausgewähltes Set an Genen regulieren. Im Unterschied zu den Prokaryoten erstreckt sich die Regulation und Kontrolle der Gentranskription bei den Eukaryoten nur rein auf die transkriptionale Ebene sondern findet auch epigenetisch, post-transkriptional, translatorisch und post-translatorisch statt. Bislang ist jedoch mit Ausnahme von Hormonrezeptoren in Eukaryoten und einiger weniger Primärmetaboliten in Hefen nur sehr wenig über die Modulationsweise der TF-Aktivität oder auch der TF-Komplexbildung mittels kleiner Moleküle bekannt. In unserem Projekt interessieren wir uns nun insbesondere dafür, wie die Aktivität von Proteinen, die zu den MYB-bHLH-Regulationskomplexen gehören, im Wechselspiel mit solchen kleineren Signalmolekülen moduliert wird, wobei wir uns auf eine spezielle Klasse pflanzlicher Sekundärmetabolite fokussieren, nämlich die Glukosinolate (GSLs). Die Erkenntnisse aus unserem Projekt werden dabei voraussichtlich das Wissen über die Dynamik des Auf- und Abbaus von regulatorischen Protein-Liganden im veränderlichen extrazellulären Umfeld erweitern, indem wir das Beispiel des GSL-Biosynthesewegs untersuchen. Die Ergebnisse werden das Verständnis der Metabolit-Signalgebung in der GSL-Biosynthese erweitern und zu einem grundlegenden Verständnis darüber beitragen, wie die Aktivität regulatorischer Proteine generell durch ihre metabolischen Produkte kontrolliert werden kann. Das Projekt wird Einblicke in die grundlegenden Mechanismen ermöglichen, mit deren Hilfe TFs spezifische zelluläre Antworten und Reaktionen im jeweils gegebenen Umfeld evozieren können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen