Die Rolle von Lipiden in der Vermittlung von raumzeitlicher Koordination der Cytokinese in Arabidopsis

• Antragstellerin: Professorin Dr. Farhah Assaad, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 505671074

Bei Pflanzen beruht die Strukturierung der Zellteilung auf der Festlegung der Teilungsebene, der Biogenese eines als Zellplatte bezeichneten Membrankompartiments und der Insertion der Zellplatte an der Teilungsstelle. Man denkt, dass vor der Prophase ein Referenzpunkt an der Plasmamembran festgelegt wird und dass der Rand, der sich ausdehnenden Zellplatte am Ende der Zytokinese zu diesem Referenzpunkt geführt wird. Die Art dieses Orientierungspunkts ist nach wie vor schwer zu fassen, und die Prozesse der Zellplattensteuerung und -insertion sind kaum verstanden. Lipide werden als wichtige Referenzpunkte in der Membran anerkannt, aber ob spezifische Lipide die Teilungsstelle markieren, ist noch zu untersuchen. Die Hemmung der Synthese von Phosphoinositiden, Sterolen oder langkettigen Fettsäuren führt zu Defekten bei der Zytokinese. Vorläufige Daten deuten darauf hin, dass PI(4,5)P2 Phosphoinositide und die zugehörige Phosphatase SAC9 an der Bestimmung der Lage der Zellplatteninsertion beteiligt sind. Die homöostatischen Lipid-Lipid-Interaktion steuert zusätzlich die PI(4,5)P2 -Verteilung. Wir fanden heraus, dass die Acylkettenlänge von Sphingolipiden an der Regulierung der PI(4,5)P2 -Konzentration beteiligt ist und dass sich Sphingolipide an der Zellplatte lokalisieren. In Tierzellen sind Kombinationen von Phosphoinositiden und Rab GTPasen für die Aufrechterhaltung und Koordinierung von Transportwegen verantwortlich. Unsere vorläufigen Daten deuten darauf hin, dass in Pflanzen Rab-E GTPasen eine Rolle bei der Insertion der Zellplatte spielen könnten. Darüber hinaus schlagen wir vor, dass Rab-E GTPasen durch den TRAPPII-Komplex, einen putativen Guanin-Nukleotid-Austauschfaktor, reguliert werden. TRAPPII spielt eine zentrale Rolle bei der räumlich-zeitlichen Kontrolle der pflanzlichen Zytokinese. Zum Erkenntnisgewinn wird eine einzigartige Kombination von genetischen, zellbiologischen und biochemischen Techniken eingesetzt. Dazu gehören Lipid-Biosensoren, Lipid-Click-Chemie, induzierbare Verringerung von Lipiden durch Optogenetik, hochauflösende Mikroskopie, gezielte Immunoisolierung von Membrankomplexen sowie modernste Proteomik und Lipidomik. Die drei Arbeitspakete unseres Projekts bei denen jeweils jeder der drei Partner beteiligt ist, sind: i) Wie ist die Verteilung von Lipiden an der expandierenden Zellplatte, Zellteilungsstätte oder an der Plasmamembran? ii). Erfordert die Lipidverteilung ein TRAPPII-Rab-E GTPase Modul? iii) Regulieren umgekehrt Schlüssellipide die Funktion von TRAPPII/Rab-E-GTPase. Unser Projekt soll international anerkanntes und einzigartiges Fachwissen auf dem Gebiet der Pflanzenzellbiologie, der Lipidmembranbiologie und Biochemie sammeln. Die Ergebnisse dieses Projekts werden neue Wege zur Klärung der Frage einschlagen, wie Pflanzen die Zellteilungsstrukturierung erreichen. Darüber hinaus wird die Erzeugung neuer Techniken und genetischer Ressourcen im Rahmen dieses Projekts für die gesamte Zellbiologie von Nutzen sein.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Partnerorganisation: Agence Nationale de la Recherche / The French National Research Agency
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Yohann Boutte; Dr. Marie-Cécile Caillaud