Untersuchung der Wechselwirkung der V-PPase und der Tonoplast-lokalisierten NHX-Antiporter in der Ionen- und pH-Homeostase

• Antragstellerin: Zaida Maria Andres Gonzalez, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenphysiologie ; Pflanzenbau, Pflanzenernährung, Agrartechnik ; Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 336185242

Die Tonoplast-lokaliserten Proteine NHX1 und NHX2 sind Kation/Protonen Antiporter die eine wichtige Rolle in der Kalium-Ionen Versorgung, Natrium-Ionen Toleranz und pH Homeostase spielen. Um korrekt zu funktionieren, benötigen NHX-Antiporter einen Protonengradienten, der am Tonoplasten von der vakuolären Protonen-ATPase (V-ATPase) zusammen mit der vakuolären Pyrophosphatase (V-PPase) erzeugt wird. Aus diesem Grund ist die generelle Überexpression der V-PPase, der NHX-Antiporter oder beider Proteine gemeinsam, eine weit verbreitete Strategie um Pflanzen mit verbesserter Stresstoleranz gegenüber abiotischer Faktoren zu erzeugen. Allerdings ist es bisher ungeklärt, welche genauen Mechanismen in diesen transgenen Pflanzen zu den verbesserten Eigenschaften führen. Unsere bisherigen Untersuchungen zeigen, dass die V-PPase mit den NHX-Proteinen physikalisch interagiert und dass die Kontrolle der Kalium-Homeostase ebenso wie das Wachstum der Zelle von dieser Interaktion abhängig ist. Weiterhin deuten unsere Ergebnisse darauf hin, dass die V-PPase maßgeblich die Kinetik der Spaltöffnungs-Bewegung beeinflusst. Deshalb ist es mein Hauptanliegen herauszufinden, wie die Tonoplast-lokalisierte V-PPase und die NHX-Antiporter ihre Aktivitäten koordinieren, um die Ionen- und pH-Homeostase aufrecht zu erhalten, auch in Abhängigkeit unterschiedlicher äußerer Faktoren. Zuerst werde ich untersuchen, wie genau deren funktionelle und physikalische Interaktion als auch ihre post-translationale Modifikationen das Wachstum und die Entwicklung von Pflanzen beeinflussen. Als Zweites werde ich die Rolle der V-PPase in der Funktion der Schließzellen sowie ihre Rolle in der Antwort auf abiotischen Stress näher erforschen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen