Molekularer Mechanismus der selektiven Autophagie-vermittelten Hitzestresstoleranz bei Pflanzen

• Antragsteller: Professor Yasin Dagdas, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 566190050

Dieses Projekt zielt darauf ab zu verstehen, wie Pflanzen einen Prozess namens selektive Autophagie nutzen, um mit Hitzestress umzugehen – ein zunehmend wichtiges Thema im Kontext des globalen Klimawandels. Selektive Autophagie ist ein zellulärer Recyclingmechanismus, der Pflanzen dabei hilft, beschädigte oder unerwünschte Proteine und Organellen abzubauen, sodass sie sich an stressige Bedingungen wie unvorhersehbare Hitzewellen anpassen können. Im Fokus des Projekts stehen drei neu entdeckte Familien von Proteinen, die als „Frachtrezeptoren“ fungieren und die selektive Proteindegradation in diesem Prozess vermitteln. Diese Rezeptoren erkennen spezifische beschädigte Proteine und liefern sie an die Autophagie-Maschinerie zur gezielten Zersetzung. Die Hauptziele des Projekts sind: Die Rolle neuer Frachtrezeptoren charakterisieren: Wir werden untersuchen, wie diese neu identifizierten Rezeptoren mit der Autophagie-Maschinerie interagieren und wie sie während Hitzestress an die Schadensstellen rekrutiert werden. Zudem werden wir Struktur-Funktions-Analysen dieser Proteine durchführen, um entscheidende Regionen für ihre Funktion zu identifizieren. Das Frachtgut identifizieren: Wir werden analysieren, welche beschädigten Proteine während Hitzestress von diesen Rezeptoren gezielt abgebaut werden. Dies hilft zu verstehen, warum bestimmte Proteine unter Stress schädlich werden und wie sie selektiv entfernt werden. Die physiologische Relevanz testen: Mithilfe genetischer Werkzeuge werden wir Pflanzen erzeugen, die diese Rezeptoren nicht besitzen, und untersuchen, wie sie unter Hitzestress reagieren. So können wir klären, ob diese Rezeptoren für das Überleben der Pflanzen unter extremen Temperaturen essenziell sind. Die Regulation verstehen: Wir werden erforschen, wie die Aktivität dieser Rezeptoren kontrolliert wird, um sicherzustellen, dass sie keine gesunden Zellbestandteile abbauen und die Autophagie nur bei Bedarf aktiviert wird. Am Ende des Projekts werden wir ein detailliertes Verständnis darüber haben, wie diese Rezeptoren Pflanzen helfen, Hitzestress zu überleben. Dieses Wissen könnte genutzt werden, um Nutzpflanzen zu entwickeln, die widerstandsfähiger gegenüber dem Klimawandel sind – ein wichtiger Schritt zur Sicherung der globalen Nahrungsmittelproduktion angesichts steigender Temperaturen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen