Transkriptionelle Reprogrammierung als Antwort auf Umwelteinflüsse: die Rolle produktiver RNA Polymerase II Transkriptelongation

• 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 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 584877090

Die Kern-DNA eukaryotischer Organismen ist in Nukleosomenpartikel verpackt. Durch die Einschränkung der Zugänglichkeit der DNA hemmen Nukleosomen den Prozess der Gentranskription. Dementsprechend benötigt die RNA-Polymerase II (RNAPII), das Enzym, das proteinkodierende Gene transkribiert (mRNAs synthetisiert), verschiedene Hilfsfaktoren, die eine produktive Transkriptverlängerung auf nukleosomalen DNA-Matrizen ermöglichen. Zu den Proteinen, die die Elongationsphase der RNAPII-Transkription fördern, gehören die sogenannten Transkript-Elongationsfaktoren (TEFs). Sie stellen eine heterogene Gruppe von Proteinen mit vielfältigen Funktionen dar, darunter die Modulation der katalytischen Eigenschaften von RNAPII oder die Destabilisierung von Nukleosomen im Weg des Enzyms, wodurch eine effiziente mRNA-Synthese ermöglicht wird. Entsprechend ihrer Funktion bei der Gentranskription tragen TEFs zur genauen Regulierung der zellulären Transkriptionsniveaus bei. So vermitteln pflanzliche TEFs wichtige Entwicklungsübergänge, darunter den Übergang von der Keimruhe zur Keimung und von der vegetativen zur reproduktiven Entwicklung. Während der aktuellen Förderperiode haben wir Untersuchungen durchgeführt, um die Beteiligung von TEFs an den Reaktionen von Pflanzen auf Umweltreize zu untersuchen. Durch die Ausnutzung abiotischer Stressbedingungen (z. B. Hitzestress), die eine transkriptionelle Umprogrammierung erfordern, konnten wir Einblicke in die Funktionalität verschiedener TEFs bei den Reaktionen von Pflanzen auf Stressbedingungen gewinnen. Unsere Ergebnisse deuten auf eine intensive Wechselwirkung zwischen der TEF-Funktion und den Eigenschaften der Nukleosomen entlang der transkribierten Gene hin. Daher beabsichtigen wir, diesen Aspekt während der kommenden Förderperiode dieses Verlängerungsantrags näher zu untersuchen. Wir werden genomweite differentielle Mikrokokkus-Nuklease-Verdauungstests verwenden, die ein leistungsfähiges Werkzeug zur Untersuchung der Positionierung/Stabilität von Nukleosomen darstellen. Dies wird mit Transkriptom- und Chromatin-Immunpräzipitationsanalysen kombiniert, die es ermöglichen, die genomische Verteilung von RNAPII und TEFs sowie die Effizienz der mRNA-Synthese zu kartieren. Die kombinierte Analyse dieser Datensätze wird neue Einblicke in die Wirkung von TEFs unter Stressbedingungen und ihren Beitrag zur Toleranz von Pflanzen gegenüber Umweltstress liefern, was auch im Hinblick auf den fortschreitenden Klimawandel relevant ist.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen