KatNat_Erforschung der vielfältigen Funktionen von Protein-Acetyltransferasen bei der pflanzlichen Stressantwort und der Regulation des Metabolismus.

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr. Iris Finkemeier; Professor Dr. Daniel Gibbs; Carmela Giglione, Ph.D.; Markus Wirtz, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenphysiologie ; Biochemie und Biophysik der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 353859218

Pflanzen sind fortwährend sich rasch ändernden Umweltbedingungen ausgesetzt. Sie müssen daher auf verschiedenste Signale aus der Umwelt reagieren, um ihr Wachstum anzupassen. Von zentraler Bedeutung sind hierbei chemische Modifikationen von Proteinen, die reversible und rasche Änderungen des Proteoms ermöglichen. Diese erlauben die gezielte Steuerung zellulärer und physiologischer Prozesse. Die Acetylierung ist eine solche Modifikation. Sie tritt sehr häufig an den N-Termini (Nt) und internen Lysinen (K) vieler Proteine auf. Im Gegensatz zu anderen gut untersuchten Modifikationen (z.B. Phosphorylierung), wissen wir bisher sehr wenig über: (i) ihre Regulierung, Spezifität und Plastizität und (ii) ihre funktionellen Konsequenzen auf Proteinaktivität und Physiologie. Es ist daher von besonderer Bedeutung, die vielfältigen Funktionen der Protein-Acetylierung aufzuklären. Dies wird einen neuen Bereich der pflanzlichen Molekularbiologie eröffnen, in dem Europa durch die strategische ERA-CAPS-Förderung weltweit führend werden kann.Das übergeordnete Ziel des KatNat-Projektes ist es, ein mechanistisches Verständnis der Protein-Acetylierung in Pflanzen zu schaffen, wobei der Schwerpunkt auf der Untersuchung der Enzyme liegt, die diese Modifikation katalysieren (Nt- und K-Acetyltransferasen). Des Weiteren werden die daraus resultierenden Effekte auf Protein-Homöostase, Photosynthese und den Metabolismus im Kontext agronomisch relevanter Stressfaktoren untersucht. Das KatNat Projekt zielt auf die Beantwortung folgender zusammenhängender Fragen: (1) Welchen Einfluss hat abiotischer Stress auf das globale Nt- und K-Acetylom?; (2) Welche Spezifität und Zielproteine besitzen die Acetyltransferasen und werden diese in stressabhängiger Weise reguliert?; (3) Wie beeinflusst die Protein-Acetylierung die Protein-Stabilität?; (4) Welchen Einfluss hat die Protein-Acetylierung auf die Photosynthese und den plastidären Stoffwechsel? KatNat liefert somit fundamentale Erkenntnisse zu neuen Regulationsmechanismen, mit denen Pflanzen auf ihre Umwelt reagieren. Nicht zuletzt können die gewonnenen Erkenntnisse für zukünftige Züchtungszwecke eingesetzt werden.Das KatNat-Konsortium vereint fünf europäische Gruppen, die alle ein zentrales Interesse an der Untersuchung der Protein-Acetylierung haben. Das Konsortium zeichnet sich durch die komplementären Kompetenzen im Bereich der Massenspektrometrie, der Proteinbiochemie und der molekularen Pflanzenphysiologie aus, die vonnöten sind, um diese neuartige Forschung auf höchstem internationalen Niveau durchzuführen. Der synergistische Wert dieser Zusammenarbeit ist die Bearbeitung eines bisher vernachlässigten Bereichs der Pflanzenwissenschaften, der für die Landwirtschaft von zentraler Bedeutung ist. Das KatNat Forschungskonzept ist also sehr innovativ und richtet sich eng an den Themen von ERA-CAPS aus und lässt bahnbrechende Ergebnisse auf diesem aufstrebenden Gebiet der Pflanzenbiologie erwarten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Finnland, Frankreich, Großbritannien
• Partnerorganisation: Agence Nationale de la Recherche / The French National Research Agency; Biotechnology and Biological Sciences Research Council (BBSRC)
• Kooperationspartnerin: Professorin Dr. Paula Mulo