Untersuchung einer möglichen Funktion von COR27 und COR28 bei der Phytochrom-vermittelten Regulation der Chromatinstruktur

• Antragsteller: Professor Dr. Andreas Hiltbrunner
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenphysiologie
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 515270717

Licht ist einer der wichtigsten Umweltfaktoren, der fast alle Aspekte des Wachstums und der Entwicklung einer Pflanze steuert. Pflanzen verfügen über eine Vielzahl von Proteinen, die an der Lichtwahrnehmung und der Lichtsignalleitung beteiligt sind und die Anpassung an die Lichtverhältnisse in der Umgebung erlauben. Viele Faktoren, die an der Lichtsignalleitung beteiligt sind, spielen auch bei der Signalintegration interner und externer Reize eine Rolle. Die Lichtsignalleitung in Pflanzen beginnt mit der Wahrnehmung der Lichtqualität und -quantität durch Photorezeptoren, unter welchen die Phytochrome (phys) hauptsächlich für rot- und dunkelrotabhängige Reaktionen verantwortlich sind. Mit COLD REGULATED GENE 27 (COR27) und seinem Homologen COR28 haben wir zwei Proteine identifiziert, die direkt mit phyA und phyB interagieren und eine Rolle beim lichtabhängigen Hypokotylwachstum, bei der Blühinduktion, der circadianen Uhr und der Frosttoleranz spielen. Damit sind sie wahrscheinlich an der Integration von Licht- und Temperatursignalen beteiligt. Die cor27-2 cor28-2 Doppelmutante ist in phyB-abhängiger Weise hypersensitiv für Rotlicht und spät blühend unter Langtagbedingungen. Im Gegensatz dazu sind Keimlinge, die COR27 oder COR28 überexprimieren, hyposensitiv für Rotlicht. Darüber hinaus konnten wir zeigen, dass COR27 und COR28 durch den E3-Ubiquitin-Ligase-Komplex CONSTITUTIVY PHOTOMORPHOGENIC 1/SUPPRESSOR OF phyA-105 (COP1/SPA) destabilisiert werden und die photorezeptorabhängige Inaktivierung von COP1/SPA zur Akkumulation von COR27 und COR28 führt. Vor kurzem wurde gezeigt, dass COR27 und COR28 mit ELONGATED HYPOCOTYL 5 (HY5), einem zentralen Transkriptionsfaktor der Lichtsignalleitung, interagieren und dessen Aktivität unterdrücken. RNAseq-Daten und phänotypische Analysen zeigten jedoch, dass ein Großteil der Wirkung von COR27 und COR28 auf die Keimlingsentwicklung unabhängig von HY5 ist. Daher sind die Hauptwirkungswege von COR27 und COR28 nach wie vor ungeklärt. Im vorgeschlagenen Projekt wollen wir die Relevanz der direkten Interaktion von COR27 und COR28 mit phyA und phyB untersuchen und potenzielle COR27/COR28-Interaktionspartner charakterisieren, die wir vor kurzem durch AP-MS identifiziert haben und die auf eine Rolle von COR27 und COR28 bei der Regulation des Chromatin-Status hindeuten. Unter anderem wollen wir deshalb untersuchen, ob COR27 und COR28 die Chromatin-Packung und Histonmodifikationen beeinflussen, und wir wollen direkte Zielgene von COR27 und COR28 mithilfe eines ChIP-seq-Ansatzes identifizieren. Insgesamt zielt das vorgeschlagene Projekt darauf ab, zu verstehen, wie Phytochrome, COR27 und COR28, sowie Faktoren, die an der Regulierung der Chromatin-Packung und der Histonmodifikationen beteiligt sind, zusammenwirken, um die die licht-regulierte Genexpression zu steuern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Ungarn
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Dr. Eva Klement; Dr. Andras Viczian