LEAFY, ein pflanzen-spezifischer Transkriptionsfaktor als Modell für die transkriptionelle Aktivierung durch Ubiquitinierung

• Antragstellerin: Ulla Dolde, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 423452781

Blüten sind die komplexeste Struktur von Blütenpflanzen oder Angiospermen. Blüten sorgen für eine erfolgreiche Vermehrung der Blütenpflanzen und sind die Grundlage für die Entwicklung von Früchten und Samen, die ihrerseits wichtige Nahrungsquellen für Mensch und Tier sind. Der pflanzenspezifische Transkriptionsfaktor LEAFY (LFY) ist der Hauptregulator der Blütenentwicklung bei Angiospermen. LFY spezifiziert die Entwicklung der Blütenmeristem-Identität und spielt daher eine zentrale Funktion bei der Umsteuerung der Pflanze vom vegetativen Stadium (Blätter und Äste) zum reproduktiven Stadium (Blüten). Kürzlich wurde nachgewiesen, dass die Aktivität des Blütenmeristem-Identitäts-Genes LFY von der Interaktion mit dem F-Box-Protein UNUSUAL FLORAL ORGANS (UFO) abhängt. UFO ist eine Ubiquitin-Ligase und vermutlich am Proteinabbau beteiligt. Es ist bekannt, dass LFY in Assoziation mit UFO die Entstehung von Blüten aus Blättern induzieren kann, aber wie UFO die Aktivität von LFY potenziert, ist weiterhin ungeklärt. Sowohl in Hefen als auch bei Säugetieren sind einige Beispiele für die transkriptionelle Aktivierung durch Ubiquitinierung und den daraus möglichen Abbau der Transkriptionsfaktoren bekannt. In Pflanzen hingegen gibt es für diesen Mechanismus bisher noch keinen Beweis. Das Ziel dieses Projektes ist es, die biologische Funktion der LFY-UFO-Interaktion in der Blütenentwicklung zu erforschen, und die Funktion der Ubiquitinierung in Bezug auf die LFY-Aktivität als Präzedenzfall für die Aktivierung der Transkription durch Ubiquitinierung in Pflanzen zu entschlüsseln. Ich plane, den Mechanismus der LFY-UFO-Interaktion im Zusammenhang mit dem Ubiquitin-System zu untersuchen und die molekularen Konsequenzen für die Genexpression und Blütenentwicklung zu analysieren. Zur Durchführung des Projektes wird eine kombinierte Herangehensweise aus Zellbiologie, Biochemie, Molekularbiologie, Mikroskopie und Proteomik angewandt. Aufgrund der bekannten Eigenschaften und Funktionen (Struktur, DNA-Bindungs-eigenschaften, Interaktionspartner, Zielgene, etc.) sowie der verfügbaren Tools ist LFY das perfekte Modell, um diese grundlegende Frage der Biologie zu erforschen. Die LFY-UFO-Interaktion wurde in mehreren Angiospermen nachgewiesen, somit werden die Ergebnisse dieser Studie zum Verständnis der Blütenentwicklung der Pflanzen im Allgemeinen beitragen. Darüber hinaus befasst sich dieses Projekt mit einer Frage von allgemeiner biologischer Relevanz: wie Ubiquitinierung die transkriptionelle Aktivität potenzieren kann. Die Resultate dieser Studie sind somit von großem Interesse für Wissenschaftler, die sich mit der Transkription und Ubiquitinierung in anderen Modellorganismen befassen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Gastgeber: Professor Gregory Vert, Ph.D.