Erforschung von Gerstenmutanten für die molekulare Zerlegung von Chlorophyllbiosyntheseenzymen und Chloroplastenentwicklung

• Antragsteller: Helmy Youssef, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Genetik und Genomik der Pflanzen ; Biochemie und Biophysik der Pflanzen ; Pflanzenzüchtung, Pflanzenpathologie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 411988294

Gerstenchlorophyll-Mutanten wurden als Werkzeug in Mutantenstudien verwendet, da ihr Phänotyp bereits im Keimlingszustand offensichtlich ist; Mutanten, die Chlorophyll nicht bilden konnten, wurden leicht als gelbe oder weiße Pflanzen entdeckt, was auf eine erfolgreiche mutagene Behandlung hinwies. Die Mutationen sind tödlich, da die Pflanzen ohne Chlorophyll nicht überleben können, aber aufgrund der energiereichen Gerstenkörner können die Chlorophylllosen Mutanten zu einem Sämling von 10 cm wachsen, was Analysen der Pflanzen ermöglicht, die nicht mit Arabidopsis-Mutanten durchgeführt werden können.Das langfristige Ziel dieser Studie ist es, die Gene zu entschlüsseln und das Verständnis der entsprechenden Enzyme und Proteine, die an der Chlorophyll-Biosynthese beteiligt sind und die Chloroplastenentwicklung beeinflussen, zu vertiefen. Im Hansson Labor befinden sich verschiedene Teilprojekte in verschiedenen Stadien entlang einer Gen-Identifizierung-Protein-Charakterisierung Skala und ich werde an Projekten in verschiedenen Stadien teilnehmen. Ich werde eine Gen-Identifizierung durchführen, um die völlig unbekannten Gene Xantha-a und Xantha-m auf der DNA-Ebene unter Verwendung von Xantha-a- und Xantha-m-Mutanten zu identifizieren, die durch Genotypisierung mittels Sequenzierung analysiert werden. Kandidatengene, die in der identifizierten Region lokalisiert sind, werden von den 15 bzw. 5 verfügbaren allelischen Mutanten sequenziert. Ein Gen mit Mutationen in den Mutantenlinien legt nahe, dass das korrekte Gen identifiziert wurde. Das Gen wird kloniert und in Expressionssystemen von Escherichia coli verwendet, um Xantha-a- und Xantha-m-Proteine für biochemische Tests und weitere Charakterisierung zu produzieren. Gerstengene von Mg-Chelatase und Cyclase wurden zuvor von Mitarbeitern des Hansson Labors identifiziert und Expressionssysteme wurden entwickelt. Daher sind die Studien dieser Enzyme mehr darauf ausgerichtet, ihre Mechanismen zu verstehen. Da das Design der Proteine einen Großteil ihrer Funktionen offenbart, konzentrierte sich das Hansson Labor auf 3D-Strukturuntersuchungen unter Verwendung von Röntgenkristallographie und Kryo-Elektronenmikroskopie. Ich bin sehr gespannt, an diesen Experimenten teilzunehmen, da dies mein Repertoire an molekularen Techniken erweitern wird.Der Plan, mit der molekularen Basis der Chlorophyll-Biosynthese insbesondere auf Proteinebene in Gerste zu arbeiten, passt perfekt zu meinen zukünftigen wissenschaftlichen Karrierezielen. Ich würde gern eine eigene Forschungsgruppe gründen, die Forschung betreibt, um eine Pflanzenarchitektur für gemäßigte Getreidearten, zu entwickeln. Von einer Gruppe an einer der besten Universitäten, werde ich auch Erfahrungen in der Arbeit mit und Betreuung von Master- und Bachelor-Studenten in einigen der Projekte sammeln, und gelegentlich auch mit Studenten in den Kursen von Prof. Hansson an der Abteilung für Biologie, Lund interagieren.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Schweden
• Gastgeber: Professor Mats Hansson, Ph.D.