Kernkörperstrukturen (Nuclear bodies) bei der Transkriptionsregulierung der Kontrolle der Samengröße und/oder der pflanzlichen Abwehrmechanismen.

• Antragsteller: Dr. Justin Lee
• Fachliche Zuordnung: Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen ; Biochemie und Biophysik der Pflanzen
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 497419935

Die Ernährungssicherheit in der Zukunft wird angesichts der steigenden Weltbevölkerung und der negativen Auswirkungen des Klimawandels auf die Anbauflächen immer wichtiger. Reis ernährt die Hälfte der Weltbevölkerung, und es wurden enorme Anstrengungen unternommen, um den Ertrag durch Züchtung zu steigern. Viele genetische Hinweise deuten auf eine MAPK-Kaskade (Mitogen-aktivierte Proteinkinase-Kaskade) hin, die die Entwicklung einer größeren Korngröße fördert, aber der nachgeschaltete molekulare Mechanismus ist noch unbekannt. Wir identifizierten IKU1 (eine Komponente eines Komplexes, von dem bekannt ist, dass er die Entwicklung von Samen und Endosperm in Arabidopsis transkriptionell reguliert) als MAPK-Phosphosubstrat. Daher wollen wir in Zusammenarbeit mit Kollegen in Indien die Hypothese testen, ob ein IKU-ähnliches Protein aus Reis das fehlende Bindeglied zur Kontrolle der Korngröße sein könnte, das der MAPK-Kaskade nachgeschaltet ist. Parallel dazu werden wir das Arabidopsis-System für die funktionelle Aufklärung des molekularen Mechanismus nutzen, der den Funktionen von IKU1 zugrunde liegt. In Übereinstimmung mit der vorhergesagten intrinsischen Störung und den Priondomänen-ähnlichen (PrD-ähnlichen) Regionen haben wir eine Lokalisierung von IKU1 in Kernfoci beobachtet, wenn es mit einem GFP-Tag fusioniert wurde. Vorläufige Ergebnisse deuten auf einen MAPK-vermittelten Effekt auf die Dynamik der Foci hin. Solche Foci stellen vermutlich eine Phasenaufteilung von Proteinen in biomolekulare Kondensate dar, die manchmal auch als "membranlose Organellen" bezeichnet werden, was ein neues Forschungsgebiet darstellt. Es wird angenommen, dass biomolekulare Kondensate hohe lokale Proteinkonzentrationen ermöglichen, um bestimmte biochemische Prozesse anzutreiben. In diesem Antrag schlagen wir vor zu untersuchen, wie Proteoformen (posttranslationale Modifikationen, Spleißvarianten, natürliche Variationen in PrD-ähnlichen fördernden Aminosäuren) von IKU1 die Kondensatdynamik und/oder seine Interaktion mit Proteinpartnern beeinflussen - mit dem Ziel, diese Daten mit der Kontrolle der Samengröße oder möglichen Überschneidungen mit der Regulierung der Pflanzenabwehr zu verbinden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Indien
• Kooperationspartner: Dr. Alok Krishna Sinha