A DREAM of NAC - Molekularer Mechanismus der transkriptionellen Adaptation nach DNA-Stress

• Antragsteller: Professor Dr. Arp Schnittger
• Fachliche Zuordnung: Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen ; Pflanzenphysiologie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 426560778

Pflanzen sind in ihrer Umwelt vielen Stressfaktoren ausgesetzt. Eine besonders schädliche Wachstumsbedingung ist ein saurer Boden, der in vielen Regionen der Welt, einschließlich großen Teilen Europas sowie vielen Entwicklungsländern, vorkommt.Bei einem pH-Wert unter 5.5 liegt Aluminium, das häufigste Metall der Erdkruste, als mobiles A3+ Ion vor und wirkt phytotoxisch. In vorangegangenen Arbeiten haben sich beide Partner im Rahmen eines ERA-CAPs Forschungsvorhabens mit dem DNA schädigenden Effekt von Aluminium befasst und Experimente am Modellorganismus Arabidopsis sowie der Nutzpflanze Gerste, die sich durch eine besonders große Sensitivität gegenüber Aluminium auszeichnet, durchgeführt.Zeitgleich wurden von anderen Gruppen und uns Arabidopsis Mutanten identifiziert, deren Wurzelwachstum unter leicht DNA-schädigenden Bedingungen besser ist, als das des Wildtyps, eine Eigenschaft, die für Nutzpflanzen sehr interessant ist. Eine dieser Mutanten hat einen Defekt in einem NAC Transkriptionsfaktor, der eine hohe Sequenzähnlichkeit zu SOG1 besitzt, einem zentralen Regulator der DNA-Stress-Antwort. Eine andere Mutante betrifft das Protein MYB3R3, das Teil des DREAM-Transkriptionsregulatorkomplexes ist. Der DREAM Komplex hat eine Schlüsselfunktion bei der Zellzykluskontrolle und steht daher wegen seiner Relevanz beim Thema Krebs im Zentrum aktueller Forschungsvorhaben. Obwohl einige Komponenten des DREAM Komplexes auch bereits in Arabidopsis entdeckt wurden und wichtige Funktionen in der Entwicklung und Physiologie haben, steckt unser Wissen bezüglich eines pflanzlichen DREAM Komplexes noch in den Kinderschuhen und sogar die grundsätzliche Zusammensetzung ist noch nicht klar.In unseren Vorarbeiten haben wir einen molekularen Zusammenhang zwischen dem oben erwähnten NAC Transkriptionsfaktor und dem DREAM Komplex gefunden. Ein Tandem-Affinitäts-Aufreinigungs-Experiment, bei dem man mit dem zentralen Zellzyklusregulator RBR1 interagierende Proteine aus Pflanzengewebe isoliert hat, führte sowohl zur Isolierung dieses NAC Proteins als auch zu Identifikation von Homologen zu fast allen humanen DREAM-Komponenten und einigen unbekannten Faktoren. Auf der soliden Basis, die im Rahmen des vorhergehenden Projektes etabliert wurde, wollen nun beide Partner ihre Zusammenarbeit mit Hilfe des Beethoven Life Programms weiter ausbauen und eine langfristige Partnerschaft entwickeln, um einen bisher unerforschten Transkriptionskontrollmechanismus zu verstehen, mit dem Pflanzen ihr Wachstum und ihren Stoffwechsel an genotoxische Bedingungen anpassen. Das Ziel dieses Projektes ist es nicht nur die Funktion des DREAM Komplexes in Zusammenhang mit DNA Stress zu ergründen, sondern auch die Basis zu erarbeiten auf der eine Translation der Ergebnisse in Nutzpflanzen erfolgen kann, z.B. um Al resistente Varietäten zu generieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Polen
• Partnerorganisation: Narodowe Centrum Nauki (NCN)
• Mitverantwortlich(e): Dr. Maren Heese
• Kooperationspartnerinnen: Professorin Dr. Iwona Szarejko; Dr. Miriam Szurman-Zubrzycka