Entschlüsselung der Rolle von H2O2 aus veschiedenen Zellorganellen und Zelltypen in der Signaltransduktion

• Antragstellerin: Professorin Dr. Veronica Maurino
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenphysiologie
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 198630041

Die Ergebnisse der im Rahmen des Projekts MA2379/11-1 durchgeführten genomweiten Transkriptomanalyse deuten darauf hin, dass in verschiedenen Zellkompartimenten produziertes H2O2 unterschiedliche, spezifische Signalwege moduliert. Zum Einen bestimmten wir durch qRT-PCR unter Zuhilfenahme von ROS-reagierenden Genen und Transkriptionsfaktor-(TF) Plattformen (Balazadeh et al., 2012) solche Gene, die eine frühe Reaktion (30 Minuten nach Induktion) auf von den Chloroplasten produziertes H2O2 zeigten. Zum Anderen konnten wir durch unsere breite Transkriptomanalyse, welche 8 Stunden nach der eingeleiteten H2O2-Produktion vorgenommen wurde, induzierte Gene bestimmen, die ausschließlich von in Chloroplasten oder Peroxisomen produziertem H2O2 moduliert wurden (Sewelan et al., 2014). Die Analyse der Daten legt nahe, dass in Chloroplasten produziertes H2O2 entscheidende sensorische und Signalfunktionen hat, während peroxisomales H2O2 höchstwahrscheinlich Stresstoleranz-Reaktionen einleitet.In der nächsten Phase des Projektes werden wir uns auf ausgewählte Akteure der chloroplastischen H2O2-Signalnetzwerke konzentrieren, welche in der bisherigen Arbeit ermittelt wurden. Eine Kombination aus genetischen, molekularen und biochemischen Methoden werden uns ermöglichen, bisher identifizierten Gene/ genetischen Netzwerke funktionell zu charakterisieren. Dabei werden wir den Schwerpunkt auf das 30 Minuten nach der Einleitung der H2O2-Produkton am stärksten hochregulierte Gen legen. Dieses Gen kodiert mutmaßliche eine U-box-type E3 Ubiquitinligase, dessen molekulare Funktion und biologische Rolle noch weitgehend unbekannt ist. Wir werden unseren Fokus auf die molekulare und funktionelle Charakterisierung dieses Proteins legen, um Aufschluss über eine neuartige Verbindung zwischen der Ubiquitinierung und H2O2-Signalisierung der Organellen zu geben.Nach unseren bisherigen Ergebnissen induziert in Peroxisomen produziertes H2O2 lediglich 3 TF-Gene, während andererseits 30 Gene (14%) der Gene, die durch von Chloroplasten produziertes H2O2 induziert wurden, TFs kodierten. Die relativ hohe Anzahl an TF-kodierenden Genen, die in GO5 Pflanzen angeregt wurden, lässt darauf schließen, dass aus Chloroplasten stammendes H2O2 eine wichtige spezifische Signalfunktion in der Kontrolle der Gentranskription einnimmt. Diese TFs sind vorrangige Kandidaten zur Steuerung der H2O2-Reaktionsfähigkeit der anderen in GO5 Pflanzen hochregulierten Gene; wir werden ihre Funktion während der Reaktion auf oxidativen Stress daher in den Mittelpunkt stellen.Das Hauptziel dieses Teilprojekts ist die Identifikation von Zielgenen, welche durch geringe Mengen von chloroplastisch-produziertem H2O2 reguliert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen