FOR 1061:  Dynamic Storage Functions of Plant Vacuoles During Cold and Osmotic Stress

• Fachliche Zuordnung: Biologie
• Förderung: Förderung von 2008 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 61498647

Die Vakuole stellt das größte pflanzliche Zellorganell dar, dem vielfältige Speicherfunktionen zukommen. Pflanzen können ihren Standort im Allgemeinen nicht verlassen und müssen sich permanent an die sich ändernden Umweltbedingungen anpassen. Während des Auftretens von Kälte- bzw. osmotischem Stress akkumulieren viele lösliche Stoffe wie z.B. Zucker, Zuckerlalkohole, organische Säuren, Aminosäuren, Kalium und weitere Ionen in der Vakuole und tragen so zur Entwicklung von zellulärer Stresstoleranz bei. Dies bedeutet, dass sich insbesondere die zellinterne Kompartimentierung einzelner Moleküle verändert und dass die Biosynthesen geeigneter Verbindungen rasch angepasst werden müssen.
Die diesen Vorgängen zugrunde liegenden Transportprozesse und die Biosynthesen bzw.
Abbauwege werden grundlegend analysiert. An Mutantenpflanzen, denen einzelne oder mehrere Proteine fehlen bzw. in denen die Aktivität einzelner oder mehrerer Proteine überexprimiert sind, wird getestet, ob sich die Stresstoleranz verändert. Im besonderen Fokus stehen vakuoläre Zucker- und Zuckeralkoholtransporter, Malatcarrier sowie Kanalproteine. Darüber hinaus werden die Funktionen der vakuolären ATPase und Pyrophosphatase im Hinblick auf die Energetisierung der Vakuolenmembran aufgeklärt.
Das in der Summe zur Anwendung kommende Methodenspektrum umfasst sowohl molekulare Techniken wie biochemische und biophysikalische Ansätze, rekombinante Proteine, massenspektrometrische Proteomanalysen und mikroskopische Techniken. Die erhofften Erkenntnisse sollen Beiträge zum Verständnis molekularer Stressphysiologie liefern.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen

Projekte

• Central project (Antragsteller Neuhaus, Ekkehard )
• Defining the role of the two vacuolar proton-pumps during stress responses (Antragstellerin Schumacher, Karin )
• Dynamics of the vacuolar proteome of Arabidopsis thaliana in response to abiotic stress factors (Antragsteller Reinders, Jörg )
• Identification of tonoplast membrane proteins involved in cellular response to environmental stress by quantitative/comparative- and phospho-proteomics (Antragsteller Trentmann, Oliver )
• Impact of vacuolar monosaccharide accumulation on cellular stress response of Arabidopsis. Function of AtTMT type carriers (Antragsteller Neuhaus, Ekkehard )
• Molecular and physiological characterization of vacuolar disaccharide and polyol transporters and of vacuolar monosaccharide transporter-like proteins (Antragsteller Sauer, Norbert )
• Molecular mechanism of electrogenic carrier- and pump-mediated vacuolar transport (Antragsteller Hedrich, Rainer )
• The role of tonoplast protein phosphorylation in activity regulation and protein targeting (Antragstellerin Schulze, Waltraud )
• The role of Vacuolar Hexose Exporters during Stress Response and Development (Antragsteller Büttner, Michael )

• Sprecher: Professor Dr. Ekkehard Neuhaus