Funktionelle Analyse des Hypoxie-induzierbaren Transkriptionsfaktors AtLBD41 und seiner Homologe

• Antragstellerin: Professorin Dr. Angelika Mustroph
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenphysiologie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 417753486

Die durch den Klimawandel verursachte Verstärkung von Überflutungsperioden und Trockenzeiten führt zu dramatischen Ernteeinbußen bei allen Feldfrüchten. Um die Überflutungstoleranz der Kulturpflanzen zu erhöhen, ist ein Verständnis der Reaktionen von Pflanzen auf Überflutung und dadurch verursachten Sauerstoffmangel sowie deren Regulation wichtig. In diesem Projekt soll der Transkriptionsregulator AtLBD41 charakterisiert werden, der zu den am stärksten induzierten Transkriptionsfaktoren unter Hypoxie in der Modellpflanze Arabidopsis thaliana gehört, dessen Funktion jedoch noch gänzlich unbekannt ist. Da homologe Gene auch in allen anderen bisher untersuchten Pflanzenarten bei Sauerstoffmangel induziert werden, ist eine wichtige Funktion in der transkriptionellen Regulation unter diesen Stressbedingungen anzunehmen. Durch das Vorhandensein einer EAR-Domäne und die beobachtete Interaktion mit dem Co-Repressor TOPLESS geht man davon aus, dass AtLBD41 ein Repressor ist. Gene, die bei Sauerstoffmangel reprimiert werden, wurden bisher kaum näher untersucht, es ist wenig über deren Regulation bekannt. In Vorarbeiten haben wir mögliche Targetgene von AtLBD41 und seinem Homolog AtLBD40 identifiziert. Höchstwahrscheinlich hat auch das dritte Homolog AtLBD42 eine ähnliche Funktion, obwohl es in Wildtyp-Pflanzen kaum exprimiert wird. Aus diesem Grund werden wir für die geplanten Experimente die Triple-Mutante lbd40/41/42 erzeugen. Die möglichen Targetgene sollen überprüft sowie neue Targetgene identifiziert werden, z.B. durch Transkriptom-Analysen sowie Protoplast-Transaktivierungsassays. Daneben soll die Funktion der Targetgene unter Hypoxie, Wiederbelüftung und Überflutung ermittelt werden. Dazu werden physiologische und biochemische Experimente durchgeführt mit der Triple-Mutante sowie mit Linien, die eine aktivierende Version von AtLBD41 exprimieren. Die Interaktion von AtLBD41 mit TOPLESS deutet darauf hin, dass Chromatin-Modifikationen bei der transkriptionellen Regulation durch AtLBD41 eine Rolle spielen könnten. Wir werden daher solche Modifikationen an den Promotoren der Targetgene unter Hypoxie im Wildtyp und der Triple-Mutante analysieren. Außerdem wurde beschrieben, dass AtLBD41 mit SUMO-Enzymen interagieren kann, und wir konnten eine SUMOylierung von AtLBD41 nachweisen. Daran anknüpfend werden wir die Auswirkungen von SUMOylierung von AtLBD41 bzw. dessen Ausbleiben auf Protein-Stabilität, -Lokalisierung und -Funktion untersuchen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen