Erforschung der Logik von Transkriptionsnetzwerken bei DNA-Schäden in Pflanzen auf Einzelzellebene

• Antragsteller: Professor Dr. Arp Schnittger
• Fachliche Zuordnung: Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 530010096

Die Erhaltung der Genomintegrität, insbesondere in Meristemen, die während der gesamten Lebensdauer einer Pflanze neue Organe und Gewebe hervorbringen, ist von essentieller Bedeutung für das Überleben und Wachsen einer Pflanze. Dabei zeigt sich allerdings, dass unterschiedliche Zellen, sogar in Meristemen selbst, ganz unterschiedlich auf DNA-Schäden reagieren. Mehrere Transkriptionsfaktoren, die die DNA-Schadensantwort (DDR) in Pflanzen kontrollieren, wurden in der Vergangenheit identifiziert. Wie und in welcher Reihenfolge sie allerdings wirken, um die unterschiedlichen Stressreaktionen in verschiedenen Zelltypen hervorzurufen, ist allerdings bis dato nicht geklärt. Die koordinierte Aktivierung und Abfolge der zellulären Stressantworten und die unterschiedliche Kontrolle der Zellteilung und des Zelltods in verschiedenen Zelltypen sind dabei entscheidend, um die meristematische Aktivität und damit das Überleben einer Pflanze bei DNA-Schäden sicher zu stellen. In diesem Projekt wollen wir das mit der DDR verbundene regulatorische Netzwerk im Wurzelmeristem räumlich und zeitlich aufzulösen. Das Wurzelmeristem ist für das Wurzelwachstum und damit für die gesamte Pflanze unerlässlich. Dazu ist aber das Wurzelmeristem in der Regel das erste, das möglichen toxischen Stoffen in der Umwelt ausgesetzt ist. Durch die Kombination neuester genomischer Techniken (snRNAseq und snATACseq), Zellbiologie (Live-cell Imaging) und Biochemie (Proximity Labelling) werden wir die an der DDR beteiligten regulatorischen Netzwerke zellspezifisch rekonstruieren. Das daraus resultierende Modell soll durch Ansätze der reversen Genetik und Molekularbiologie (ChIP) validiert werden. Über die räumlich-zeitliche Auflösung der DDR hinaus, die wesentlich ist, um zu verstehen, wie die meristematische Aktivität als Reaktion auf Stress erhalten bleibt, wird die Umsetzung dieser integrativen Ansätze den Weg für ähnliche Studien ebnen, die auf andere physiologische Kontexte wie Hitzestress oder Dürre angewendet werden können und adressiert damit die großen Herausforderungen des Pflanzenwachstums im Kontext des Klimawandels.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Kooperationspartnerin: Dr. Cécile Raynaud