A DREAM of NAC - Molekularer Mechanismus der transkriptionellen Adaptation nach DNA-Stress

• Antragsteller: Professor Dr. Arp Schnittger
• Fachliche Zuordnung: Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen ; Pflanzenphysiologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 426560778

• Erstellungsjahr: 2025

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Basierend auf einem früheren ERA-CAPS-Projekt, wurden in diesem Vorhaben die Komposition und Funktion des DREAM-Komplexes in Arabidopsis untersucht, vor allem in Hinsicht auf eine mögliche Funktion bei der DNA-Schadensantwort. Parallel und in Kollaboration wurde dazu der DREAM-Komplex durch den polnischen Partner in der Gerste analysiert. Der DREAM-Komplex ist in Tieren als ein wichtiger Regulator der Transkription, vor allem von Zellproliferationsgenen, bekannt. Über die Funktion und die Zusammensetzung des Komplexes in Pflanzen war zur Antragsstellung nur sehr wenig bekannt. Vor allem wurde auch spekuliert, dass Pflanzen nicht alle Homologen des zentralen DREAM-Komplexes besitzen. In den diesem Projekt zugrunde liegenden Vorarbeiten konnten wir eine wahrscheinlich vollständige Version des Arabidopsis-DREAM-Komplexes durch ein Tandem- Affinitätsreinigungsexperiment (TAP) identifizieren, wobei RBR1 als Köder verwendet wurde. Im selben Experiment, das unter DNA-Stress-Bedingungen durchgeführt wurde, entdeckten wir auch einen NAC-Transkriptionsfaktor, NAC044, der eng mit dem zentralen DNA- Schadensregulator SOG1 verwandt ist und als SOG1-Ziel identifiziert wurde. Beide Ergebnissen wiesen auf eine Rolle des DREAM-Komplex bei der DNA-Schadensantwort in Pflanzen hin. In diesem Projekt wurden dann die in unseren Vorarbeiten identifizierten Komponenten des DREAM-Komplexes funktional charakterisiert. Dabei konnten wir zeigen, dass der Verlust der LIN37 Funktion dazu führt, dass die entsprechenden Mutanten besser nach DNA- Schädigungen wachsen als der Wildtyp. Damit könnte eine Modulation des DREAM- Komplexes, bzw. die Suche nach lin37 Mutanten in Nutzpflanzen interessant sein, um das Wachstum und damit den Ertrag von Pflanzen bei DNA-Schädigung zu steigern. Weitere Untersuchungen zeigten, dass der DREAM-Komplex wahrscheinlich durch viele wechselseitige Interaktionen stabilisiert und möglicherweise auch reguliert wird. Diese Ergebnisse wurden während der Laufzeit des Projektes publiziert. Außerdem konnten potenzielle gemeinsame Zielgene von NAC044 und dem DREAM Komplex identifiziert werden und es wurde begonnen einige dieser Kandidaten aus dem Bereich DNA-Reparatur und Zellzyklus genauer zu untersuchen. Neben Mutanten für alle zentralen DREAM-Faktoren und assoziierter Proteine wurden in diesem Projekt auch funktionale Reporterlinien für viele dieser Komponenten hergestellt. Mit diesen Werkzeugen können nun auch weitere Funktionen des DREAM-Komplexes während der pflanzlichen Entwicklung untersucht werden. So konnten wir z.B. zwei neue Interaktoren des DREAM-Komplexes beschreiben, die eine Funktion bei der Bestimmung des Blühzeitpunktes haben. Dazu konnten wir eine Funktion des DREAM-Komplexes für die meiotische Rekombination identifizieren.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• The DREAM complex represses growth in response to DNA damage in Arabidopsis. Life Science Alliance, 4(12), e202101141.
  Lang, Lucas; Pettkó-Szandtner, Aladár; Tunçay Elbaşı, Hasibe; Takatsuka, Hirotomo; Nomoto, Yuji; Zaki, Ahmad; Dorokhov, Stefan; De Jaeger, Geert; Eeckhout, Dominique; Ito, Masaki; Magyar, Zoltán; Bögre, László; Heese, Maren & Schnittger, Arp
  
• The two plant-specific DREAM components FLIC and FLAC repress floral transition in Arabidopsis. openRxiv.
  Lang, Lucas; Böwer, Franziska; Elbaşı, Hasibe Tunçay; Eeckhout, Dominique; Marschlich, Nick; de Jaeger, Geert; Heese, Maren & Schnittger, Arp