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Projekt
Schnelle Ribonukleoprotein-abhängige Rekrutierung von mRNA an die Ribosomen in der Starklichtanpassung von Arabidopsis thaliana
Antragsteller
Professor Dr. Karl-Josef Dietz
Fachliche Zuordnung
Allgemeine Genetik und funktionelle Genomforschung
Förderung
Förderung von 2016 bis 2020
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 313593500
Das Projekt zielt auf das mechanistische Verstehen der sehr schnellen Wirkung des Chloroplasten-Metabolismus auf die cytosolische Translation durch Kontrolle von Ribonukleoprotein-Partikeln. Hierzu soll das etablierte experimentelle System des Schwachlicht-Starklicht- (L-H)-Transfers eingesetzt werden, das zu der raschen Reorganisation des Translatoms führt. Das Projekt basiert auf drei Hypothesen: (i) Chloroplasten kontrollieren die ribosomale Aktivität in ihrer unmittelbaren zellulären Umgebung. (ii) Die massive Reorganisation des Translatoms basiert auf Charakteristika der UTR und RNA-Bindeproteinen. (iii) Schnelle posttranskripitionelle Modifikationen von RNA-Bindeproteinen (RBPs) determinieren die schnelle Rekrutierung spezifischer mRNAs an die Ribosomen. Die drei Hypothesen werden in sieben Arbeitspaketen geprüft. Das stress associated Zinc-finger protein SAP3 wird hierbei als Beispiel dienen, um die Spezifität und Funktion von drei Sequenzmotiven zu testen, die in den 5-UTRs der 272 Transkripte überrepräsentiert sind, die 10 min nach L-H-Transfer präferentiell an die Ribosomen rekrutiert vorliegen. Mittels RNAseq von polysomalen RNAs wird der Datensatz der schnell an die Ribosomen rekrutierten mRNAs verfeinert und die Reversibilität dieses Prozesses untersucht. Die Bedeutung der drei Motive und der UTR für die durch L-H-Transfer verursachten translationellen Regulation wird an transfizierten Protoplasten und stabil transformierten sap2/sap3-Knockout-Mutanten herausgearbeitet. RBPs werden identifiziert, die an die Motive binden. Die Dynamik des polysomalen Proteoms der Schwachlicht- und L-H-Pflanzen wird parallel zu den RNAseq-Daten aufgeklärt. Die molekulare und physiologische Funktion der identifizierten RBPs wird in vitro und in vivo untersucht werden. Um die beteiligten Signalwege umfassender zu verstehen, wird einerseits die upstream-Anbindung der schnellen translationellen Regulation an den MAP Kinase-Weg mit definierten Mutanten wie mpk6 adressiert werden, und andererseits die downstream-Reaktionen anhand von Targets wie dem Sigmafaktor 5 und dem HSP20a in knockout-Pflanzen untersucht werden. Das Projekt ist somit in den Rahmen des SPP1935 entsprechend der dort definierten Ziele und Arbeitspläne integriert, nämlich Technologien zur Isolierung und Charakterisierung von RNPs anzuwenden und zu entwickeln, die Regulation und Dynamik von RNPs zu verstehen und das regulatorische Netzwerk auf upstream- und downstream-Elemente im Kontext der fundamentalen Prozesse der Starklichtanpassung höherer Pflanzen zu erweitern.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
