Die Zellbiologie der Lichtsignalisierung – Welche Funktion haben nukleare Photobodies?

• Antragsteller: Dr. Kasper van Gelderen
• Fachliche Zuordnung: Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen ; Biochemie und Biophysik der Pflanzen ; Pflanzenphysiologie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 500292960

Lichtwahrnehmung und -reaktionen sind essentiell für Pflanzen und wie Licht in ein biochemisches Signal umgewandelt werden kann, ist eine grundlegende Frage der Biologie. Pflanzen können Licht durch spezielle Rezeptoren sehen, die auf verschiedene Farben spezialisiert sind. Lichtunterschiede können Pflanzen anlocken, zum Wachsen bringen, Schutzstoffe erzeugen oder früher blühen lassen. Phytochrome sind die wichtigsten Rotlichtsensoren in Pflanzen und Phytochrome bilden mikroskopisch kleine (~40 nm) Körper innerhalb des Pflanzenzellkerns. Diese subnuklearen Strukturen werden Photobodies genannt und spielen eine wichtige Rolle bei der Reaktion auf Licht. Photobodies enthalten auch andere Proteine, die mit Phytochromen interagieren, um das Wachstum als Reaktion auf Licht zu steuern. Darüber hinaus wird Phytochrom B nicht nur für die Licht-, sondern auch für die Temperaturmessung benötigt, was darauf hindeutet, dass Photobodies auch eine wichtige Rolle bei Pflanzenreaktionen auf Umwelttemperaturänderungen spielen. Es bleibt jedoch unklar, wie Photobodies dem Phytochrom B helfen das Licht wahrzunehmen und in Entwicklung umzuwandeln. Um herauszufinden, wie Photobodies die Lichtwahrnehmung und -signalisierung in Pflanzen unterstützen, schlage ich vor, mit Mikroskopie, Biochemie und chemischer Screen zu untersuchen, wie sich Photobodies bilden und auf Licht und Temperatur reagieren. Ich werde 1) die Bildung von Photobodies durch Veränderungen der Licht- und Temperaturreaktionen überwachen und den Einbau von Helferproteinen in den Photobodies durch fortschrittliche Mikroskopie beobachten. 2) Ich möchte die Zusammensetzung von Photobodies entdecken, indem ich sie mit Hilfe von Fluoreszenz-Sortiertechniken isoliere. 3) Ich werde erklären, wie Photobodies das Pflanzenentwicklung unterstützen, indem ich neue Verbindungen entdecke, die den Photobodies stören können. Dies gibt uns neue Werkzeuge, um zu untersuchen, wie Photobodies funktionieren und wie sie die Entwicklung beeinflussen. Meine nachgewiesenen Fähigkeiten in Pflanzenzellbiologie, Pflanzenphotobiologie und -entwicklung, kombiniert mit der Expertise der Life Science Community in Heidelberg, werden mir einen Vorsprung auf dem Gebiet der Pflanzenphotobiologie verschaffen, um eine dynamische Forschungsgruppe aufzubauen und meine Karriere als unabhängiger Wissenschaftler zu beginnen.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Nachwuchsgruppen