Funktionelle Charakterisierung des Auxinbindeproteins 1
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Pflanzen kontrollieren Entwicklungsprozesse und ihr Wachstum über Phytohormone. Eines dieser Phytohonmone ist Auxin. Es ist bisher nur zum Teil aufgeklärt, wie eine Veränderung der lokalen Auxinkonzentration erzeugt und wahrgenommen wird. Das Projekt beschäftigte sich vorrangig mit der Frage, wie Auxin auf zellulärer Ebene perzipiert wird und wie schnelle auxininduzierte Antworten wie z.B. das Streckungswachstum des Hypokotyls vermittelt werden. Das Auxin-bindende Protein 1 (ABPl) wurde als Kandidat für einen Auxinrezeptor genauer charakterisiert. Auch wenn die Wirkung von Auxin auf Pflanzen schon im späten 19. Jahrhundert von Darwin (1880) beschrieben wurde, konnten Rezeptoren für dieses Hormon erst kürzlich identifiziert werden. Eine Gruppe von Auxinrezeptoren sind auxinbindende FBox- Proteine (AFBs). Sie kontrollieren die Homöostase von Transkriptionsfaktoren, die an der Regulation von auxininduzierbaren Genen beteiligt sind. Einige schnelle Effekte auf eine veränderte Auxinkonzentration lassen sich nicht über die durch AFBs ausgelöste Genregulation erklären. Antworten, die innerhalb weniger Minuten zu messbaren physiologischen Veränderungen führen, deuten auf eine direkte Regulation hin. Hinzu kommt, dass bei schnellen Auxinantworten ABPl-spezifische Agonisten und Antagonisten einen Einfluss auf den beobachteten Effekt hatten. So konnte von der Antragstellerin mit Hilfe von z.B. Anti-ABPI-Antikörpern die Schwellung von Protoplasten als Antwort auf Auxingabe modifiziert werden. Ein übenwiegender Teil von ABP1 ist im Endoplasmatischen Retikulum (ER) lokalisiert, ein kleiner Anteil gelangt aus der Zelle heraus in den Apoplasten. Es wird angenommen, dass ABPl als Rezeptor dient und möglichenweise über einen oder mehrere Interaktionspartner Auxinantworten vermitteln kann. In einem Projektteil sollte die entwicklungsabhängige Expression von ABPl in Arabidopsis thaliana über Promotor-Gus Analysen geklärt werden. ABPl ist ubiqitär, wenn auch unterschiedlich stark über den gesamten Entwicklungsprozess vom Keimling zur Pflanze exprimiert. Diese Studien halfen, Pflanzenorgane zu identifizieren, die AtABPI stark exprimieren. Diese Organe wurden für das weitere Teilprojekt, die Suche nach interagierenden Proteinen, venwendet. Dieser Projektteil umfasste die Identifizierung und Charakterisierung von mit ABPl interagierenden Proteinen. Die Identifizierung eines oder mehrerer Interaktionspartners von ABPl über Affinitätschromatographie und Coimmunpräzipitation gelang bisher nicht In einem weiteren Projektteil sollte überprüft werden, ob ABP1 eine Rolle bei dem durch Auxin beeinflussten Zyklieren der Plasmamembran besitzt. Auxin reguliert über dieses Zyklieren seinen eigenen Transport. Nicht nur die Plasmamembran wird durch diesen Prozess ständig erneuert, sondern auch die Lokalisation von PINI (pinfonned 1), einem Auxineffluxprotein, wird dadurch reguliert. ABPl scheint direkt in das Zyklieren involviert zu sein. Zusätzlich wurde mit ABPl überexprimierenden Transformanden der Einfluss von ABPl auf die Regulation des Hypokotyl- Wachstums untersucht. Pflanzen, die ABPl überexprimieren reagieren sensitiver auf geringe Auxinkonzentrationen. ABPl scheint Auxin wahrnehmen zu können und an der Regulation von Wachstumsantworten in der Pflanze beteiligt zu sein.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Christian, M, Schenk, D, Böttger, M, Steffens. B and Lüthen, H (2006) New insights into auxin perception, signal transduction and transport. Progress in Botany 67: 217- 245
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Christian, M, Steffens, B, Schenck, D, Burmester, M, Böttger, M and Lüthen, H (2006) How does auxin enhance cell elongation? Roles of auxin binding proteins and potassium channels in growth control. Plant Biology 8: 1-7
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Dahlke, R, 2008, Funktionelle Charakterisierung des Auxin-bindenden Proteins 1. Dissertation.
