Charakterisierung des molekularen Zusammenspiels von DOG1 und ABA bei der Samenruhe.

• Antragsteller: Guillaume Née, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenphysiologie ; Biochemie und Biophysik der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 398017926

Der Zeitpunkt der Samenkeimung ist ein entscheidender Faktor der Pflanzenfitness. Zur Induktion der Samenruhe sind sowohl das Pflanzenhormon Abscisinsäure (ABA) als auch das Protein Delay of Germination 1 (DOG1) erforderlich. Während der ABA-Signalweg in den letzten Jahrzehnten bereits ausführlich charakterisiert wurde, ist der DOG1-Signalweg auf molekularer Ebene noch nicht gänzlich verstanden. Unsere letzte Studie hat gezeigt, dass DOG1 mit samenspezifischen Klasse A PP2C-Phosphatasen des ABA-Signalweges interagiert und ihre Funktion zur Kontrolle der Samenruhe unterdrückt. Diese Ergebnisse wurden als Durchbruch im Feld der Keimungsforschung angesehen. Jedoch sind die nachgeschalteten molekularen Ereignisse, die unter der spezifischen Kontrolle des DOG1-PP2C-Moduls stehen, noch unbekannt und müssen weiter untersucht werden. Hierfür analysierten wir das Samen-Phosphoproteom der dog1-Mutante und stellten fest, dass das DOG1-PP2C-Modul nicht in die Kontrolle des kanonischen ABA-Signalwegs involviert ist, sondern vielmehr Proteine neben dem zentralen ABA-Signalweg reguliert. Bei unserer Analyse identifizierten wir eine vielversprechende konservierte Phosphorylierungsstelle in einer Proteinfamilie mit noch unbekannter Funktion. In vorläufigen Experimenten konnten wir zeigen, dass die Mitglieder dieser Familie wichtige Akteure im DOG1-Signalweg sind und somit unsere Hypothese bestärken. Wir haben nachgewiesen, dass diese Proteine spezifisch mit der DOG1-kontrollierten Phosphatase Aba Hypersensitive Germination1 (AHG1) interagieren und die Samenruhe stricto sensu kontrollieren. Weiterhin ist die phosphorylierte Aminosäure in die Assoziation dieser Proteine mit „nuclear speckles“ involviert, was darauf hindeutet, dass die Phosphorylierung dieses Aminosäurerestes von funktioneller Relevanz ist. In diesem Projekt wollen wir die Redundanz der drei am stärksten in Samen exprimierten Mitglieder dieser Proteinfamilie und ihre Wichtigkeit für den DOG1-Signalweg durch genetische Analysen untersuchen. Darüber hinaus werden Komplementationstests die Bedeutung der identifizierten phosphorylierten Aminosäure für die Samenruhe und die AHG1-Funktionen aufzeigen. Schließlich werden wir mit einer Kombination von molekularen Methoden und gezielter Proteomik die mechanistischen Determinanten untersuchen, durch die das DOG1-PP2C-Modul die Funktionen unserer Kandidaten zur Regulierung der Samenruhe beeinflusst.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen