Untersuchung der physiologischen und molekularen Kontrolle der Mitochondrien-Lyse während des programmierten Zelltods in Pflanzen

• Antragsteller: Professor Dr. Markus Schwarzländer
• Fachliche Zuordnung: Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen ; Pflanzenphysiologie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 550298651

Der Programmierte Zelltod (PCD) ist wichtiger Prozess in der Entwicklung von Tieren und Pflanzen und ist essentiell zur Erhaltung ihrer Gesundheit. Im Gegensatz zu Tieren sind jedoch die Mechanismen, die an der Regulierung der Ausführung des PCD in Pflanzen beteiligt sind, nur lückenhaft verstanden. Unsere Beobachtungen aus der Entwicklung der Wurzelhaube der Ackerschmalwand Arabidopsis, die wir als Modellsystem für entwicklungsgesteuerten PCD nutzen, legen nahe, dass die Mitochondrien zu Beginn der PCD-Ausführung lysiert werden und dabei Matrixproteine in das Zytosol freisetzen. Nachdem in Pflanzen keine konservierten Regulatoren bekannt sind, die an der Apoptose von Tierzellen beteiligt sind, werfen diese Beobachtungen die Hypothese auf, dass die Lyse der Mitochondrien bei der Ausführung des PCD in Tieren und Pflanzen analog sein könnte und damit einen Fall von konvergenter Evolution darstellt. Vorläufige Untersuchungen deuten darauf hin, dass ein neuartiges, bisher nicht charakterisiertes Protein, das an der äußeren Mitochondrienmembran lokalisiert, die Lyse der Mitochondrien während der PCD-Ausführung in Pflanzen verursacht. In dem hier vorgeschlagenen Projekt werden wir diese Hypothese testen, indem wir das Protein und den physiologischen Kontext, unter dem es operiert, funktionell analysieren. Wir zielen darauf ab, die zellphysiologischen und molekularen Mechanismen sowie die Rolle der Mitochondrienlyse während der Ausführung des entwicklungsgesteuerten PCD in Pflanzen zu verstehen. Einen Schwerpunkt unserer Untersuchungen werden wir auf potenzielle funktionelle Analogien zur Permeabilisierung der mitochondriellen Membranen während der Apoptose von Tieren legen. Die Ergebnisse des vorgeschlagenen Projekts haben das Potenzial, einen lang erwarteten Durchbruch in unserem Verständnis der mitochondrialen Mechanismen während der PCD-Ausführung in Pflanzen zu erzielen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Belgien
• Kooperationspartner: Professor Dr. Moritz Nowack