Identifikation von Enhancern im Pflanzengenom unter Verwendung eines in vitro Transkriptionssystems

• Antragsteller: Dr. Tobias Jores
• Fachliche Zuordnung: Genetik und Genomik der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 441540116

Die wachsende Erdbevölkerung sowie die durch den Klimawandel verursachten Hürden für eine produktive Landwirtschaft erfordern verbesserte, stressresistente Nutzpflanzen, um die Nahrungsmittelbedürfnisse zukünftiger Generationen zu erfüllen. Verbesserungen bei domestizierten Pflanzen werden oft durch Variationen in cis-regulatorischen Elementen, welche die Genexpression regulieren, hervorgebracht. Enhancer, die zu diesen regulatorischen Elementen gehören, wurden bereits in mehreren Studien im tierischen Genom identifiziert und ihr Wirkmechanismus wurde aufgeklärt. Im Gegensatz dazu ist unser Wissen über genregulatorische Elemente im Pflanzengenom noch sehr begrenzt und bisher wurden nur wenige Pflanzen-Enhancer beschrieben. Die Identifikation von zusätzlichen Enhancern wird unser Verständnis von deren Funktionsweise in Pflanzen vertiefen und sie des Weiteren als gentechnische Werkzeuge verfügbar machen. Diese Werkzeuge können dann für die gezielte Veränderung von Nutzpflanzen verwendet werden, um deren Ertrag zu steigern oder sie resistenter gegenüber abiotischem Stress zu machen.In dieser Arbeit werde ich eine als „self-transcribing active regulatory region sequencing“ (STARR-seq) bekannte Methode in einem von Pflanzenzellen stammenden in vitro Transkriptionssystem verwenden, um Enhancer im Genom der Modellpflanze Arabidopsis thaliana zu identifizieren und ihren Wirkmechanismus zu charakterisieren. Mittels Motiv-Suche und Mutagenese werde ich funktionelle Sequenzen, wie zum Beispiel Bindestellen für Transkriptionsfaktoren, in diesen neuentdeckten Enhancern ausfindig machen. Die Identifikation der funktionellen Enhancer und der Transkriptionsfaktoren, die diese erkennen, wird zu einem besseren Verständnis, wie Pflanzen sich entwickeln und auf externe Reize reagieren, führen. Dieses Wissen kann von entscheidender Bedeutung für zukünftige Studien zur Verbesserung von Nutzpflanzen durch die gentechnische Veränderung von Enhancern sein.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: USA
• Gastgeber: Professor Stanley Fields