Post-translational regulation of plant weakly rectifying K+ channels

• Antragsteller: Professor Dr. Ingo Dreyer
• Fachliche Zuordnung: Biochemie und Biophysik der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 225519582

Schwach gleichrichtende K+ (Kweak) Kanäle aus Pflanzen haben einzigartige Eigenschaften. Diese spannungsregulierten Kanäle werden in außergewöhnlicher Weise durch ein komplexes Spektrum an post-translationalen Regulationen modifiziert. Diese Kanäle fungieren in zwei unterschiedlichen Modi. Im Modus 1 verhalten sie sich wie einwärts gleichrichtende Kaliumkanäle und erlauben nur die K+ Aufnahme. Im Modus sind sie jedoch im offenen Zustand fixiert und können deshalb K+ in beide Richtungen über die Plasmamembran transportieren. Kürzlich konnte die Gruppe des Antragstellers die physiologische Bedeutung dieser Regulation aufklären. Post-translationale Modifikationen von Kweak Kanälen zapfen eine ‚Kaliumbatterie‘ an, die dann sehr effizient die Plasmamembran-H+-ATPase bei der Energetisierung anderer transmembraner Transportprozesse im Phloemgewebe unterstützt. Leider ist bis heute das Wissen über die Signalkaskade, die die Aktivität und den Schaltmodus von Kweak Kanälen reguliert, sehr limitiert. Das hier beschriebene Projekt zielt darauf ab, weitere Schritte in dieser Signalkaskade zu untersuchen indem Proteine identifiziert werden, die mit dem Kweak Kanal AKT2 aus Arabidosis thaliana interagieren und dessen Aktivität regulieren. Die Identifizierung dieser Proteine soll mit verbesserten Versionen des Hefe Zwei-Hybrid Systems und des Split-Ubiquitin Systems, durch direkte Proteomanalysen und über in silico Ansätze erfolgen. Die regulatorischen Funktion dieser neu identifizierten Proteine wird direkt in Koexpressionsstudien mit AKT2 getestet. Die neue Information bildet die Grundlage für die Entwicklung eines Kweak-regulatorischen Netzwerks, dessen Dynamik in Computer-Simulationen getestet wird. In einem weiteren Versuch wird getestet, ob bestimmte Manipulationen der Regulation von AKT2, die in Arabidopsis positive Wirkung auf das Pflanzenwachstum hatten, auch in Pappel zu beobachten sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen