Evolution und Funktion von Marchantia BBR/BPC Proteinen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
In vorausgehenden Arbeiten konnten wir zeigen, dass Alanin-Zipper Domänen BBR/BPC-Proteine aus Arabidopsis (Gruppe II) mit AtLHP1 wechselwirken können. Diese Interaktion wird auf der Seite der BBR/BPC-Proteine durch den N-Terminus vermittelt, der die Alanin-Zipper Domäne enthält. Die Chromo-Shadow Domäne vermittelt auf der Seite von AtLHP1 die Interaktion. Mit der Veröffentlichung des Marchantia polymorpha Genoms wurden sowohl Alanin-Zipper BBR/BPC-Proteine als auch LHP1-Proteine mit Chromo-Shadow Domänen in dieser basalen Landpflanze identifiziert. In diesem Projekt konnten wir durch Anwendung des Hefe 2-Hybridsystems und von FRET-FLIM die homotypische Homodimerisierung von MpBPCU belegen, wie sie bereits für homotypische Proteine aus Arabidopsis bekannt ist. Darüber hinaus konnten wir zeigen, dass diese Dimerisierung sogar zwischen AtBPC6 aus Arabidopsis und MpBPCU aus Marchantia möglich ist, was einen hohen Grad an Konservierung während der Landpflanzenevolution belegt. Des Weiteren konnten wir erstmals eine Interaktion zwischen MpBPCU und MpLHP1 belegen. Damit konnte auch diese BPC-abhängige Funktion in Marchantia gezeigt werden, welche für Gruppe II Proteine und AtLHP1 aus Arabidopsis bereits beschrieben worden ist. Auch hier konnten reziprok die jeweiligen Marchantia und Arabidopsis orthologen Proteine ausgetauscht und die Interaktion in artübergreifenden Heterodimeren dokumentiert werden. Dies ist ein weiterer Beleg für eine sehr frühe Etablierung der BPC-LHP1 Beziehung in den frühesten Landpflanzen und ihre funktionelle Konservierung bis in die modernen Blütenpflanzen. Mittels DPI-ELISA konnte für die beiden gametologen MpBPCU und MpBPCV gezeigt werden, dass eine spezifische Bindung an das GAGA-Motiv stattfindet. Vor dem Hintergrund der nahezu invarianten BPC-DNA-Bindedomänen ist es jedoch nur wenig verwunderlich, dass diese Bindespezifität für alle bisher untersuchten BBR/BPC-Proteine gezeigt werden konnte. Mittels DPI-ELISA konnten FGMYB und SUF Promotorsequenzen als mögliche neue MpBPCU-Ziele identifiziert werden. Vorausgegangene genetische Untersuchungen belegen, dass SUF durch eine MpBPCU-abhängige Funktion reprimiert wird, was durch eine direkte Bindung von MpBPCU an den SUF-Promoter vermittelt werden könnte. Die große Zahl an binären Vektoren, die im Laufe dieses Projektes generiert wurden, erlaubt komparative Studien zwischen Arabidopsis und Marchantia zur BPC-LHP1-abhängigen Komplexbildung in planta. Bisher konnten vier weitere Interaktionspartner identifiziert werden, deren Orthologe sowohl an dem Komplex in Arabidopsis als auch in Marchantia beteiligt sind. Somit können sehr grundlegende Aussagen über die Entstehung der BPC-LHP1-Interaktion und die Landpflanzenevolution gewonnen werden. Diese Ergebnisse sind es, die eine Weiterführung des Projekts sehr vielversprechend machen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Identification of the sex-determining factor in the liverwort Marchantia polymorpha reveals unique evolution of sex chromosomes in a haploid system. Current Biology, 31(24), 5522-5532.e7.
Iwasaki, Miyuki; Kajiwara, Tomoaki; Yasui, Yukiko; Yoshitake, Yoshihiro; Miyazaki, Motoki; Kawamura, Shogo; Suetsugu, Noriyuki; Nishihama, Ryuichi; Yamaoka, Shohei; Wanke, Dierk; Hashimoto, Kenji; Kuchitsu, Kazuyuki; Montgomery, Sean A.; Singh, Shilpi; Tanizawa, Yasuhiro; Yagura, Masaru; Mochizuki, Takako; Sakamoto, Mika; Nakamura, Yasukazu ... & Kohchi, Takayuki
