Mechanismen der Signalweiterleitung für Dimere von Phytochromen
Zellbiologie
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Dieses Projekt untersuchte, wie Phytochrom-A-Dimere (phyA) Lichtsignale übertragen, insbesondere im biologisch aktiven Pr-Pfr-Zustand. Obwohl die Arbeit durch technische Schwierigkeiten – wie wiederholte Klonierungsprobleme und das Fehlen einiger erwarteter molekularer Interaktionen – beeinträchtigt wurde, lieferte sie dennoch mehrere wichtige Erkenntnisse für die Biologie pflanzlicher Photorezeptoren. Wir optimierten den maßgeschneiderten mehrfarbigen SiMPull-Aufbau (Single-Molecule Pull-Down) für die Arbeit mit mehreren Farben. Dieses Gerät ermöglichte uns die Abbildung der Phytochrom-Dimerisierung und -Interaktion auf Einzelmolekülebene und lieferte so Informationen, die traditionelle Bulk-Assays ergänzen. Obwohl wir Interaktionen zwischen phyA und seinen Signalpartnern FHY1, PIF1 und NOT9B nicht konsistent nachweisen konnten, wahrscheinlich aufgrund schwacher Bindungsaffinitäten, die die Anwendbarkeit der Methode einschränken, deuteten die Daten auf interessante neue Möglichkeiten hin, darunter die ko-translationale Dimerisierung und eine mögliche Präferenz für die Homodimerisierung. Beides sind Ansatzpunkte für weitere Studien. Anschließend erweiterten wir unsere Analyse auf die Typ-II-Phytochrome (phyB–E). Photobleich- und Kolokalisationsexperimente lieferten klare Hinweise auf eine Homodimerisierung von phyB, phyC und phyE. Wir bestätigten zudem, dass phyB und phyC Heterodimere bilden. Unerwarteterweise wurden in Rohpflanzenextrakten keine Heterodimere zwischen phyB und phyE nachgewiesen, was früheren Berichten widerspricht und die Notwendigkeit detaillierter Folgearbeiten nahelegt. Im Rahmen der Doktorarbeit, jedoch nach Ablauf der DFG-Förderung, analysierten wir zudem die physiologischen Reaktionen von Phytochrom-Mutanten. Messungen von Eigenschaften wie Schosszeitpunkt, Blattanzahl und Hypokotyllänge unter verschiedenen Lichtbedingungen und Temperaturen deckten deutliche phänotypische Unterschiede auf. Bisher ist aus dem Projekt noch keine begutachtete Veröffentlichung hervorgegangen, aber die pflanzenphysiologischen Experimente werden in ein zukünftiges Manuskript aufgenommen, ebenso die Experimente zur Typ-II-Phytochrom-Dimerisierung, sobald die verbleibenden Konstrukte fertiggestellt und gemessen sind.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Downstream signaling of phytochrome dimers. PhD Thesis, University of Freiburg.
Lesch K. L.
