Entdeckung des Transports des Transkriptionsfaktors HY5 von der Spross- zur Wurzel: Eine Spleißvariante verleiht dem Spross-Wurzel-Signalweg Spezifität

• Antragstellerin: Dr. Alena Patnaik
• Fachliche Zuordnung: Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 557313743

Pflanzen in dichter Vegetation konkurrieren um Ressourcen und erkennen Konkurrenten durch weitrotes (FR) Licht, das von benachbarten Pflanzen reflektiert wird. Somit wirken rotes (R) und FR-Licht als Wettbewerbssignale und werden von Phytochromen erkannt. Ein reduziertes R:FR-Verhältnis führt zu einer Vielzahl von Pflanzenreaktionen, einschließlich Sprossverlängerung zur Vermeidung von Schatten und reduziertem Wurzelwachstum, was wahrscheinlich der Ressourcenschonung dient. Trotz der gut dokumentierten Auswirkungen der Lichtwahrnehmung auf die Spross-Wurzel-Architektur hat der letztgenannte Aspekt bisher wenig Aufmerksamkeit erhalten. Kürzlich wurde beschrieben, dass HY5, ein im Phloem mobiler Transkriptionsfaktor, das niedrige R:FR-Lichtsignal vom Spross zur Wurzel überträgt, indem es die Auxinsignalisierung unterdrückt und das Wachstum der Seitenwurzeln moduliert. Die vorläufigen Daten aus dem Labor von Dr. van Gelderen zeigen, dass HY5 durch das Phloem transportiert und in die Protophloem-Perizykelzellen an der Wurzelspitze geliefert wird. In dieser vorgeschlagenen Studie beabsichtige ich, den molekularen Mechanismus des HY5-Transports vom Spross zur Wurzel aufzuklären und die Spezifität einer HY5-Spleißvariante bei der Regulierung der Wurzelentwicklung in Arabidopsis thaliana zu untersuchen. Eine Spleißvariante von HY5 (HY5.2) wurde identifiziert, die ein funktionales nukleäres Exportsignal (NES) aufweist, das der HY5.2-Protein möglicherweise eine erhöhte Mobilität verleiht. Dies könnte für den HY5-Transport vom Spross zur Wurzel sehr nützlich sein. Ziel dieses Vorschlags ist es, die Regulation der HY5.2-Spleißvariante und ihre Rolle bei der Spross-Wurzel-Signalisierung zu untersuchen. Ich werde die HY5-Transportdynamik in Echtzeit mithilfe eines um 90° geneigten Konfokalmikroskops überwachen und die damit verbundenen Entwicklungsänderungen beobachten. Auch wird eine Laserablation eingesetzt, um den Phloemtransport zu blockieren und die Entladung von HY5-Proteinen im Phloem zu bestätigen. Ich werde die Unterschiede zwischen HY5 und seiner Spleißvariante HY5.2 in Bezug auf Expressionsmuster, Proteinfunktion und Interaktion kartieren. Diese umfassende Untersuchung wird die Beteiligung von HY5.2 an der Spross-Wurzel-Signalisierung, dem Phloemtransport und der Wurzelentwicklung beleuchten und grundlegende Einblicke in die Fernsignalisierung bei Pflanzen bieten. Mit meinem akademischen Hintergrund, meiner praktischen Erfahrung in der Untersuchung der Lichtsignalisierung bei Pflanzen, meinen ausgeprägten analytischen Fähigkeiten und meiner kollaborativen Einstellung bin ich gut positioniert, um diese Forschung durchzuführen.

• DFG-Verfahren: WBP Stelle