Die Rolle der Carboxypeptidase AMP1 in der Zelldifferenzierung

• Antragsteller: Dr. Tobias Sieberer
• Fachliche Zuordnung: Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 445008280

Als sesshafte Lebewesen haben Pflanzen die Fähigkeit, ihre Gestalt an die gegebenen Umweltbedingungen anzupassen. Diese Plastizität im Körperbau wird durch die kontinuierliche Neubildung von modularen Organen mithilfe pluripotenter Stammzellen ermöglicht. Unter bestimmten Bedingungen können Pflanzenzellen, die schon in die Differenzierung eingetreten sind, Pluripotenz wiedererlangen. In gewissen Geweben wird diese Umkehrung aktiv von der vorhandenen Stammzellnische unterdrückt. Diese laterale Hemmung der Pluripotenz stellt ein regeneratives Absicherungssystem dar, sollten die ursprünglichen Stammzellen zerstört werden. Ein Defekt in der Carboxypeptidase AMP1 in Arabidopsis führt zu hypertropischen Veränderungen während der Embryogenese als auch in der vegetativen Sprossspitze, die als Defekt in dieser lateralen Hemmung der Pluripotenz interpretiert werden können. AMP1 wurde eine Rolle in der miRNA-abhängigen Kontrolle der Translation zugeschrieben. Wie diese Aktivität mit den beschriebenen Entwicklungsdefekten zusammenhängt, ist bis dato jedoch unbekannt. Unsere Vorarbeiten ergaben, dass die Defekte der amp1 Mutante durch übermäßige Aktivität der HD-ZIP III Faktoren ausgelöst werden. HD-ZIP III Proteine sind miRNA-regulierte Transkriptionsfaktoren, die Stammzellidentität im Embryo und Sprossmeristem vermitteln. Die geplanten Arbeiten sollen aufdecken, in welchem Ausmaß AMP1 die Pluripotenz im Suspensorgewebe des Embryos durch Begrenzung der HD-ZIP III Bildung unterdrückt und ob dieser Effekt in miRNA-abhängiger Weise abläuft. Außerdem soll die Beziehung zwischen dem AMP1-HD-ZIP III Modul und der berichteten Auxin-vermittelten Festlegung der Suspensoridentität untersucht werden. Schließlich haben wir in Vorarbeiten drei Mutanten isoliert, die den Stammzelldefekt in amp1 entweder verstärken oder abschwächen. Die betroffenen Gene in diesen Linien sollen im Zuge des Projekts näher charakterisiert werden. Aufklärung ihrer Identität und Funktion kann einen wichtigen Beitrag zum Verständnis der AMP1 Aktivität liefern. Die Ergebnisse dieser unterschiedlichen Forschungsansätze werden nicht nur zu einer besseren Kenntnis der Stammzellbiologie von Pflanzen führen, sondern auch neuartige Lösungsstrategien zur Verbesserung der Präzisionszüchtung ermöglichen, in der schlechte Regenerationsfähigkeit häufig den hauptlimitierenden Faktor darstellt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen