Chloroplast Ribonucleoproteins: stabilizing chloroplast RNA pools during stress responses

• Antragsteller: Professor Dr. Christian Schmitz-Linneweber
• Fachliche Zuordnung: Genetik und Genomik der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 194100979

Chloroplastidäre RNA Prozessierung hängt von einer Vielzahl kernkodierter RNA-Bindeproteine ab. Obwohl unser Wissen über die beteiligten Faktoren und die Mechanistik einzelner Prozessierungsschritte kontinuierlich wächst, ist sehr wenig über die tatsächlich regulierten Schritte chloroplastidärer Genexpression bekannt. Dasselbe gilt für die Frage, wie plastidäre Gene ko-reguliert werden und wie plastidäre Genexpression an veränderte Umweltbedingungen angepasst wird. Wir haben vor kurzem gezeigt, dass chloroplastidäre Ribonukleoproteine (cpRNPs) entscheidend für die globale Stabilität und Prozessierung plastidärer mRNAs in der Kälte sind. Unveröffentlichte eigene Experimente zeigen zudem, dass cpRNPs global mRNAs binden, die nach Stress von Ribosomen freigesetzt werden. cpRNPs werden abhängig von Licht- und Temperaturreizen exprimiert und phosphoryliert. Diese Vorarbeiten zeigen, dass cpRNPs unter Stress in einzigartiger Weise als globale Modulatoren plastidärer RNA-Reservoirs fungieren. Wir schlagen deshalb vor, die folgenden Fragen zu bearbeiten:I. Wie hängen die von cpRNPs definierten mRNA-Reservoirs mit solchen von Ribosomen bestimmten mRNA-Reservoirs zusammen, insbesondere unter verschiedenen Stresseinwirkungen?II. Wie beeinflusst Phosphorylierung die Funktion von cpRNPs und welche Kinase sind für die signalabhängige Phosphorylierung zuständig?III. Wie tragen cpRNPs zur Kälteresistenz von Arabidopsis bei?IV. Was ist der molekulare Mechanismus hinter den Funktionen von cpRNPs und was sind die genauen Bindestellen von cpRNPs auf chloroplastidären mRNAs.Wir werden genomweite quantitative Analysen von cpRNP-Liganden durchführen (RIP-Chip and iCLIP), um die Rolle von cpRNPs und phosphorylierten Formen von cpRNPs während verschiedener Stressantworten zu bestimmen. Des Weiteren werden wir mittels einer Kombination von biochemischen und genetischen Ansätze Kinasen identifizieren, die an der Phosphorylierung von cpRNPs beteiligt sind. Zudem werden wir mittels pharmakologischer, genetischer und physiologischer Eingriffe bestimmen, unter welchen Bedingungen cpRNPs relevant für die Stabilität von chloroplastidären mRNAs sind. Letztlich wollen wir so aufklären, wie der plastidäre RNA Metabolismus von cpRNPs kontrolliert und durchgeführt wird. Dies wird enträtseln, wie globale Anpassungen plastidärer Genexpression an Stresssituationen funktionieren und so den Erhalt chloroplastidärer Funktionen und damit das Überleben der Pflanze garantieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen