Rolle des mRNA Exports bei der pflanzlichen Toleranz gegenüber abiotischen Stressbedingungen

• Antragsteller: Professor Dr. Klaus Grasser
• Fachliche Zuordnung: Biochemie und Biophysik der Pflanzen ; Genetik und Genomik der Pflanzen ; Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 551150998

In Eukaryoten werden protein-codierende Gene im Zellkern von RNA Polymerase II transkribiert. Die neu-synthetisierten Prä-mRNAs werden durch 5´-Capping, Splicing und 3´-Polyadenylierung umfangreich prozessiert. Bevor die reifen mRNAs im Cytosol in Proteine translatiert werden können, müssen sie durch Kernporenkomplexe aus dem Zellkern exportiert werden. Der nucleocytosolische Transport wird durch verschiedene Exportfaktoren (EFs) gesteuert, die an die mRNAs binden, um die Ausbildung von export-kompetenten Ribonucleoproteinpartikeln zu initiieren. Bei diesem Prozess spielt der TREX Komplex eine wesentliche Rolle, der Transkription und mRNA Export verknüpft. In den vergangenen Jahren wurden einige EFs in der Modellpflanze Arabidopsis charakterisiert, was zeigte, dass eine Beeinträchtigung des mRNA Exports Defekte in Wachstum und Entwicklung verursachen. Außerdem wurde erkennbar, dass RNA-bindende EFs in Pflanzen ziemlich divergent sind. Im Rahmen von Vorarbeiten haben wir zuletzt begonnen, die Beteiligung von EFs an der pflanzlichen Antwort auf Umweltreize zu untersuchen, was bislang kaum erforscht wurde. Unsere bisherigen Analysen zeigen, dass mutante Pflanzen, denen bestimmte EFs fehlen, im Vergleich zu Kontrollpflanzen deutliche Defekte in ihrer Antwort auf Stressbedingungen aufweisen. Durch Stressbedingungen induzierte transkriptionelle Reprogrammierung kann nur biologisch wirksam werden, wenn die synthetisierten mRNAs zur Translation effizient ins Cytosol transportiert werden. Jedoch scheint die Beeinträchtigung des nucleocytosolischer mRNA Transports unter herausfordernden Bedingungen besonders negative Auswirkungen zu haben. Daher schlagen wir vor, die Leistungsfähigkeit der mRNA Exportmaschinerie durch Umweltstress herauszufordern, um die Funktionalität von EFs in einem sinnvollen biologischen Kontext zu studieren. Wir beabsichtigen, Mutanten, denen bestimmte EFs fehlen, unter dem Einfluss von Stressbedingungen (z.B. Hitze, Trockenheit) zu testen, um mehr über die molekulare Funktionsweise der EFs und deren Beitrag zu pflanzlicher Stresstoleranz herauszufinden. Darüber hinaus wird unsere Studie zu einem vollständigeren Verständnis der pflanzlichen Antwort auf Umweltstress beitragen, was auch vor dem Hintergrund des voranschreitenden Klimawandels relevant erscheint.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen