Zur Bedeutung der Enden - Analyse der Telomerfunktion und Telomerdynamik während der pflanzlichen Meiose

• Antragsteller: Professor Dr. Arp Schnittger
• Fachliche Zuordnung: Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 452003411

Die Rekombination von Chromosomen und die Neuzusammenstellung von Chromosomensätzen während der Meiose sind von zentraler Wichtigkeit für die genetische Vielfalt von Eukaryonten. Die exakte Segregation der Chromosomen beruht auf dem korrekten Paaren und der Synapse der homologen Chromosomen. Vor allem durch Studien in Tieren und Hefen ist bekannt, dass insbesondere Telomere eine Schlüsselfunktion bei der Choreographie der Chromosomenbewegung in der Meiose haben. Die Telomere bilden eine sogenannte Bouquet-Formation aus und sind wichtig für die schnellen Bewegungen der Chromosomen, die das Paaren der homologen Chromosomen unterstützen. Wegen der großen Diversität an Telomerformen kann das Wissen aus Tieren und Hefen allerdings nicht direkt auf Pflanzen übertragen werden und so ist bisher wenig darüber bekannt, welche molekularen Mechanismen der Dynamik der Chromosomen in der pflanzlichen Meiose zu Grunde liegen und welche Rolle dabei die Telomere spielen. Der mangelnde Einblick in diese Prozesse schränkt auch eine mögliche biotechnologische Anwendung ein, z.B. die kontrollierte Paarung von homologen Chromosomen und damit ein Einkreuzen von Allelen aus nicht domestizierten aber verwandten Arten in Hochleistungszüchtungen, sowie die Herstellung von neuen polyploiden Kulturpflanzen. In diesem Antrag werden wir die komplementäre Expertise beider Partner im Bezug auf Telomere sowie Kontrolle der Meiose nutzen, um die Dynamik der Telomere während der Meiose live mitzuverfolgen. Diese Experimente werden durch ein neuentwickeltes Lebendbeoachtungssystems des deutschen und des tschechischen Partners ermöglicht. Parallel dazu werden wir funktionale Untersuchungen zur Rolle der Telomere durchführen, ermöglicht durch eine neue Mutante, in der die Telomere extrem verkürzt sind und die der tschechische Partner kürzlich herstellen konnte. Darüber hinaus werden biochemische und Proteom-weite Untersuchungen durchgeführt um zentrale Telomere-bindende Komplexe, wie z.B. das Äquivalent des Shelterin-Komplexes in Pflanzen, zu identifizeieren. Diese Experimente bilden die Grundlage für weitere Forschungsprojekte, die zu einem umfassenden molekularen Verständnis der Telomerfunktion in Pflanzen führen sollen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Tschechische Republik
• Partnerorganisation: Czech Science Foundation
• Kooperationspartner: Karel Riha, Ph.D.