Aufklärung der Signalfunktion von O-Acetylserin in Pflanzen

• Antragsteller: Dr. Rainer Höfgen, Ph.D.; Professor Dr. Stanislav Kopriva
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenphysiologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 426501900

Primärmetaboliten wie etwa Aminosäuren fungieren oft als Signale für Transkriptionsänderungen in Pflanzen. Die molekularen Mechanismen der Signaltransduktion sind allerdings oft unbekannt. Ein solches Signalmolekül ist O-Acetylserin (OAS), die direkte Vorstufe von Cystein. OAS verschränkt die assimilatorischen Stoffwechselwege des Kohlenstoffs, Stickstoffs und Schwefels miteinander. Die OAS Konzentration reguliert die Expression der Gene des sog. "OAS-Clusters". Ziele dieses Projektes sind die Analyse der physiologischen Funktion der von OAS-Cluster-Genen kodierten Proteine sowie die Charakterisierung der molekularen Mechanismen mit denen OAS seine Signalfunktion und Regulation in Pflanzen bewirkt. Forschungsansätze: Das Projekt unterteilt sich in drei Arbeitsbereiche, die wiederum aus mehreren separaten experimentellen Ansätzen bestehen. Wir werden (1) vorhandene genetische Arabidopsisressourcen verwenden, um zu testen, wie sich verschiedene Mutationen auf die OAS Akkumulation in Pflanzen auswirken und um herauszufinden, welche Mechanismen die Akkumulation zu Nachtbeginn verursachen. Wir werden (2) die Transkriptionsfaktoren identifizieren, die für eine veränderte OAS-vermittelte Genexpression verantwortlich sind und die Mechanismen identifizieren, die zur Aktivierung oder Repression führen. Wir werden dann (3) die Funktion der OAS Cluster Gene, insbesondere SDI1 and LSU1, detailliert untersuchen, da diese als Multiplikatoren des OAS Signals fungieren. Sie interagieren mit zahlreichen anderen Proteinen und modulieren deren Aktivität. Wir werden ein Netzwerk ihrer Proteininteraktionen erstellen und untersuchen, wie Änderungen der OAS Signalstärke das Netzwerk beeinflussen, insbesondere die Expression der Zielgene.Der wichtigste Aspekt dieses Projektes ist die Entdeckung von Genen deren Expressionsstärke direkt von OAS Konzentrationen abhängt. Eine Aufklärung der zugrunde liegenden molekularen Mechanismen eröffnete neue Perspektiven in Bezug auf die Regulation des Sulfatstoffwechsels in Pflanzen und dessen Verschränkung mit dem Stickstoff- und Kohlenstoffstoffwechsel. SIGNALOAS stellt eine einzigartige Kooperationsgelegenheit zwischen den polnischen und deutschen Partnern dar, die sich jeder auf miteinander abgestimmte Bereiche der Signalfunktion von OAS in Pflanzen konzentrieren. Der positive Effekt dieser Kooperation besteht darin, dass so aufgrund der Zusammenarbeit und Austauschs zwischen den Projekten Ergebnisse erzielt werden können, die über das hinausgehen, was ein einzelner Partner alleine erzielen könnte. Aufgrund dieses synergistischen Vorgehens erwarten wir einen erheblichen Wissenszuwachs.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Polen
• Partnerorganisation: Narodowe Centrum Nauki (NCN)
• Kooperationspartnerinnen: Professorin Dr. Agnieszka Sirko; Dr. Anna Wawrzynska