Molecular determinants specifying cellular polarity of ENHANCER OF PINOID
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Im beantragten Projekt konnten sowohl extrinsische wie auch intrinsische Determinanten der Polarität und Funktionalität von ENHANCER OF PINOID (ENP) näher identifiziert werden. Extrinsisch sind bisher unbekannte Faktoren, die aber durch ihre Gewebespezifität bezüglich der differentiellen Polarität von ENP identifiziert wurden. Mittels einer neuen Methode konnten zudem Aktinfilamente als essentiell für den Transport von ENP ausgemacht werden. Als extrinsisch ist auch eine Reihe von (neu) identifizierten Interakteuren zu betrachten, die mittels verschiedener Strategien d. h. neue Y2H-Systeme identifiziert wurden. Indikativ ist bei PDK1 die Tatsache, dass diese Kinase bereits in der Phosphorylierung von PID involviert ist. Bei dem Cyclohydrolase-Interakteur fällt die Nähe zu ENP durch dessen verringerte Interaktion unter Auxin-Anwesenheit im Y2H-Screen auf. Die Art der Wirkung der gefundenen Interakteure muss in weiteren Analysen ermittelt werden. Ein weiterer Zusammenhang mit ENP wurde durch die Wirkung von Mutanten im Gen RPK1 aufgedeckt. Sowohl die Polarität von ENP wie auch von PIN1 ist in der Epidermis dieser Mutanten fundamental gestört. Allerdings wird die Polarität von PIN1 ganz anders als in der bekannten Doppelmutanten pid enp gestört. Statt wie hier basal ist PIN1 (und ENP) in den Zellen U-förmig, invers oder anders polarisiert. Die Schnittstelle von RPK1 mit PIN1, ENP (und evtl. PID) ist völlig unklar. Interessant ist dass diese Störungen mit fundamentalen regenerativen und morphogenetischen Veränderungen der Keimlinge einhergehen können. Als intrinsisch bezeichnen wir die Strukturellen Eigenschaften des ENP Proteins selbst. Wir konnten zeigen, dass kritische (hoch konservierte) Aminosäuren Funktionalität und manchmal, aber nicht immer, Polarität stören können. Interessant ist ein Tyrosinrest, der eine potentielle Phosphorylierungsstelle darstellt. Die N-terminale BTB/POZ-Domäne ist essentiell für Polarität (und damit Funktionalität). Dagegen hat der C-Terminus von ENP offensichtlich eine eigene ENP-spezifische Eigenschaft, die besonders die Funktionalität von ENP betrifft. Sein Fehlen stört die Polarität im Prinzip nicht. In seiner Sequenz finden sich zwei Serinreste, die sehr wahrscheinlich funktionale Phosphorylierungstargets sind. Mit Boronsäuren ist ein wertvolles Werkzeug zur Analyse der Entwicklung eingeführt, das auf die Bedeutung von Bor für die Membranstruktur und Proteinen wie PIN1 und ENP hinweist.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2012) Initiation und Etablierung von Keimblättern im Arabidopsis-Embryo. BIOspektrum 07, 717-720
Matthes M, Torres Ruiz RA
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(2013) Mutations in the Arabidopsis RPK1 gene uncouple cotyledon anlagen and primordia by modulating epidermal cell shape and polarity. Biology Open
Luichtl M, Fiesselmann BS, Matthes M, Yang X, Peis O, Brunner A, Torres Ruiz RA
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(2015) Ectopic shoot meristem generation in monocotyledonous rpk1 mutants is linked to SAM loss and altered seedling morphology. BMC Plant Biology 15: 171pp.
Birgit S. Fiesselmann, Miriam Luichtl, Xiaomeng Yang, Michaela Matthes, Ottilie Peis, Ramon A. Torres-Ruiz
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Boronic acids induce monopteros phenocopies by affecting PIN1 membrane stability and polar auxin transport in Arabidopsis thaliana embryos. Development 2016, 143: 4053-4062
Matthes, M. and Torres Ruiz, R. A.
