Kontrolle zellulärer Schäden: Analyse der physiologischen Funktionen des Glyoxalase-Systems in Pflanzen

• Antragstellerin: Professorin Dr. Veronica Maurino
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenphysiologie ; Biochemie und Biophysik der Pflanzen
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 452488551

Reaktive Carbonylspezies (RCS) sind hochreaktive kleine elektrophile Mono- und Dicarbonylmoleküle, die während des Zellstoffwechsels gebildet werden. Beim Menschen sind RCS an mehreren degenerativen Prozessen und Krankheiten beteiligt. In Pflanzen sind die am häufigsten vorkommenden RCS Glyoxal (GO) und Methylglyoxal (MGO), deren Bildung eng an die Stoffflüsse der Glykolyse und des Calvin-Benson Zyklus geknüpft ist. RCS reichern sich in Pflanzengeweben an, wenn Pflanzen verschiedenen abiotischen Belastungen wie Salzgehalt, Trockenheit und Kälte ausgesetzt werden. Der Hauptweg zur Entgiftung von GO und MGO ist das Glyoxalase (GLX) -System, bestehend aus zwei aufeinanderfolgenden enzymatischen Schritten, die durch S-D-Lactoylglutathionlyase (Glyoxalase I, GLXI) und S-2-Hydroxyacylglutathionhydrolase (Glyoxalase II, GLXII) katalysiert werden. Pflanzen besitzen auch GLXI-ähnliche Proteine, die zusammen mit den GLXI-Proteinen zur vicinal oxygen chelate Superfamilie gehören. Unsere früheren Arbeiten legen nahe, dass (i) eine bestimmte Gruppe von GLXI-Proteinen nur bei den Viridiplantae vorkommt und wahrscheinlich mit einer Gruppe von Viridiplantae-spezifischen GLXII-Proteinen co-evolviert ist; und (ii) GLXI-Isoformen in Arabidopsis eine unterschiedliche Substratspezifität in vivo haben. Mit diesem Antrag soll die Beteiligung verschiedener GLXI- und GLXII-Aktivitäten an der Kontrolle von Zellschäden durch unterschiedliche RCS geklärt werden. Um dieses Ziel zu erreichen, werden wir mehrere, komplementäre Ansätze verfolgen, insbesondere (i) die funktionelle Charakterisierung von Pflanzenlinien mit modifizierter Expression spezifischer GLXI- und GLXII-Isoformen; (ii) die biochemische Charakterisierung von rekombinanten GLXI; (iii) die Anwendung untargeted Metabolomics, um zusätzliche Substrate der GLXI Isoformen zu identifizieren; und (iv) ergänzende Methoden zur Protein-Protein-Interaktion anzuwenden, um zu analysieren, ob GLXI und GLXII - Isoformen physisch miteinander interagieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen