A family of novel G-protein coupled receptor-type proteins involved in cell wall integrity sensing
Plant Biochemistry and Biophysics
Final Report Abstract
Das Hauptziel dieses Projektes war die Untersuchung von einer Genfamilie, deren Proteine sich durch sieben transmembranen Domänen (7TM) kennzeichnen. Es wurden mehrere Ansätze, u. a. Zellwandbiologie, Genetik, Molekularbiologie und Zellbiologie, angewendet, um einen Bezug dieser 7TM-Famlie zu Zellwand Signaltransduktionswegen herzustellen. Insbesondere wurden verschiedene Komponenten und Kompartimente in Mutanten untersucht, sowie die Verbindung der 7TMs mit kleinen G-Proteinen analysiert, mit denen mindestens eines der 7TM-Proteine direkt interagiert. Die Hauptergebnisse der Untersuchung waren: 1. Mindestens zwei der 7TM-Proteine sind an der Erfassung von Zellulosedefekten beteiligt, was an Phänotypen deutlich wurde, die mit Zellulosemangelerscheinungen in Verbindung gebracht werden. 2. Zumindest 7TM-1 kann mit GPA1 interagieren und kann deshalb als G-Protein gekoppeltes, Rezeptor-ähnliches Protein angesehen werden. Es gibt damit wahrscheinlich bestimmte Signale an die Zelle weiter. 3. Passend zu Ergebnis 2. waren 7TM-1 und AGB1 genetisch redundant und Mutationen in G-Proteinen erzeugten einen ähnlichen Phänotyp wie in 7tm-Mutanten. 4. 7TM-1 ist ubiquitär in der Pflanze exprimiert und die wesentlichen regulatorischen Elemente für diese Expression befinden sich innerhalb der ersten 100 Basenpaare oberhalb des ATG-Startcodons. 5. Die Expression von 7TM-1 kann ähnlich wie bei AGB1 durch Auxin induziert werden. 6. Durch Microarray Experimente konnte gezeigt werden, dass 7TM-1 und AGB1 eine ähnliche Funktion in Bezug auf Aktivierung von Genen haben und dass eine bestimmte PI-4 (oder -3) Kinase möglicherweise eine Rolle bei der Funktion von 7TM-1 spielt. 7. 7TM-1 und 7TM-2 sind im Golgi oder im TGN lokalisiert und deren Mutanten sind sensitiv gegenüber BFA-Behandlung. 8. Das Verhalten von CESA-Proteinen in der der agb1-Mutante erscheint anders als in der Wildtyp-Kontrolle. 9. Keine Unterschiede in Zellulosemenge und –struktur konnten beobachtet werden. Unsere Ergebnisse haben einen neuen Weg aufgedeckt, wie Pflanzen vermutlich Veränderungen in ihrer Zellwandarchitektur erkennen. Dies könnte möglicherweise für Zellwandmodifikationen ausgenutzt werden, indem zum Beispiel die Aktivität von 7TMs verändert wird. Obwohl es schwierig ist direkte Anwendungsmöglichkeiten dieser Untersuchungen vorherzusehen, sind wir überzeugt, dass eine entsprechende Publikation ein sehr neues Licht auf die Regulation von Zellwandsynthese und –modifikation werfen wird. Wir werden das Projekt deshalb mit eigenen Finanzierungsmitteln weiter führen.
