Kontrolle des Volumens und der Verteilung von Mitochondrien und Plastiden durch alternatives Spleißen eines Gens der CLU-Familie in Marchantia polymorpha

• Antragsteller: Professor Dr. Sven B. Gould
• Fachliche Zuordnung: Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 581702633

Die Größe eines jeden Zellkompartiments ist kein Zufall, sondern das Ergebnis einer kontinuierlich gesteuerten Rückkopplungsschleife. Der Vorfahre der Eukaryoten nahm während seiner Entstehung massiv an Größe zu, was wahrscheinlich eine Voraussetzung und Folge der Unterbringung des bakteriellen Endosymbionten war, welcher sich zum Mitochondrium entwickelte. Größe und Anzahl der Mitochondrien sind bei Eukaryonten sehr unterschiedlich, aber ihre Gesamtmasse ist für die physiologischen Anforderungen der Zelle und des Gewebes optimiert. Ähnliches gilt für Plastiden, das zweite Organell endosymbiotischen Ursprungs, welches man in Algen und Pflanzen findet. Es ist also eine Maschinerie aktiv, welche die Gesamtmasse der Mitochondrien und Plastiden in den Pflanzenzellen sorgfältig überwacht, deren molekulare Details jedoch noch wenig bekannt sind. Die Aufrechterhaltung eines funktionalen Verhältnisses zwischen Organellen- und Zytosolvolumen von Mitochondrien und Plastiden ist mit den Genen FRIENDLY bzw. REC verbunden. In diesem Antrag soll ein einzelnes Gen des Lebermooses Marchantia polymorpha untersucht werden, welches wir MpCLU genannt haben. Unsere aktuellen Daten legen nahe, dass es durch alternatives Spleißen des Exon 22 sowohl der Kontrolle des Volumens der Mitochondrien als auch der Plastiden dient. Strukturelle Vorhersagen deuten darauf hin, dass das Vorhandensein von Exon 22 eine alternative TPR-Motivkonfiguration innerhalb des C-Terminus verursacht. Unsere Arbeitshypothese ist, dass diese Veränderung des TPR-Motivs durch alternatives Spleißen darüber entscheidet, ob die Proteinvariante stromabwärts entweder der mitochondrialen oder der plastidären Biologie dient. Diese Art der Änderungen des C-terminalen TPR-Motivs wurde bisher weder für FRIENDLY- noch für REC-Proteine berichtet. Dieses einzigartige Merkmal ermöglicht uns diese Proteinfamilie und den Gesamtmechanismus der differentiellen Organellen-Volumenkontrolle aus einer Perspektive zu verstehen, die so in der vorhandenen Literatur sowohl für Tiere und Pflanzen fehlt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen