Funktionelle Analyse der Rolle von ENTH Proteinen für den vakuolären Transport

• Antragsteller: Dr. Michael Sauer
• Fachliche Zuordnung: Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 281762085

Die Vakuolen pflanzlicher Zellen sind für viele physiologischer Prozesse essentiell, doch die molekularen Mechanismen des vakuolären Proteintransports sind komplex und nur unvollständig bekannt. Meine Vorarbeiten zeigen, dass vakuoläre Proteine mittels Clathrin-bedeckten Vesikeln (CCVs) vom trans-Golgi Netzwerk transportiert werden, und dass dieser Weg das neuartige Protein MODIFIED TRANSPORT TO THE VACUOLE1 (MTV1) erfordert (Sauer et al., 2013). MTV1 besitzt eine ENTH-Domäne und ist strukturell den EPSINen ähnlich, die als akzessorische Proteine mit Untereinheiten des Adapterkomplexes (APs) interagieren und bei der frühen CCV-Bildung eine Rolle spielen. MTV1 ist jedoch phylogenetisch sehr weit von EPSINen entfernt und bildet eine eigene Untergruppe, die im gesamten Pflanzenreich konserviert ist (Zouhar und Sauer, 2014). Vorläufige Ergebnisse legen nahe, dass MTV1 einen speziellen, CCV-abhängigen vakuolären Transportweg definiert, der eine wichtige Funktion in Stresstoleranz, Wachstum und Seneszenz spielt (Sauer, unpubliziert). Unerwarteterweise scheint MTV1 auch direkt mit Faktoren der späten CCV Genese und der Vesikelabschnürung zu interagieren, was für EPSINe bislang unbekannt ist (Sauer, unpubliziert). Wegen dieser Eigenheiten des MTV1 Transportweges und des Vorkommens in allen Pflanzen wird seine detaillierte funktionelle und molekulare Charakterisierung wichtige Erkenntnisse zum pflanzlichen vakuolären Transport liefern und darüber hinaus neue Details zum generellen Mechanismus der CCV-Genese aufklären.Ziel der Studie ist daher, den MTV1 abhängigen Transportweg funktionell und molekular zu charakterisieren. Die Studie ist modular aufgebaut und kann so flexibel an den experimentellen Verlauf angepasst werden, damit in jedem Fall ein publizierbares Ergebnis gewährleistet ist. Im funktionellen Teil wird mit genetischen und physiologischen Ansätzen untersucht, für welche spezifischen physiologischen Vorgänge MTV1 benötigt wird. Weiter soll die Beziehung zu den anderen EPSINen, die physiologischen Unterschiede und eventuelle funktionelle Redundanzen untersucht werden. Bisher gibt es nur wenige Erkentnisse über die physiologische Rolle von EPSIN1, während EPSIN2 und 3 bisher nicht physiologisch untersucht worden sind. Im molekularen Teil soll eine vermutete Interaktion von MTV1 und dem AP-4 Komplex getestet und, falls positiv, genau charakterisiert werden, da die Rolle des AP-4 Komplexes in Pflanzen nahezu unerforscht ist. Weiter werden die Interaktionen mit den Faktoren der Vesikelabschnürung aus den Vorversuchen untersucht und im Detail analysiert, dazu werden neben molekularen und genetischen Ansätzen auch hoch- und superauflösende Mikroskopie zum Einsatz kommen. Sollten sich die Interaktionen bestätigen, so wäre dies ein Beitrag auch über das Feld der Pflanzenforschung hinaus, da eine direkte Interaktion zwischen EPSIN-artigen Proteinen und Faktoren der Vesikelabschnürung bisher nicht gezeigt wurde.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen