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Projekt
Analyse der evolutionären Chemodiversität, des Metabolismus, und der Funktion von Sphingolipiden in den Zygnematophyceaen Spirogyra pratensis und Mougeotia scalaris und den Bryophyten Marchantia polymorpha und Physcomitrella patens
Antragsteller
Professor Dr. Ivo Feußner
Fachliche Zuordnung
Biochemie und Biophysik der Pflanzen
Förderung
Förderung von 2020 bis 2024
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 440232164
Sphingolipide sind essentielle Lipide, die ubiquitär in Eukaryoten vorkommen. Pflanzliche Sphingolipide sind an vielen Prozessen beteiligt, wie der Aufrechterhaltung der Integrität der Plasmamembran und der Mikrodomänenbildung, des Zellwachstums und der Zellteilung, der polaren Sekretion und der Induktion des programmierten Zelltods. Sie wurden vor allem an der Modellpflanze Arabidopsis thaliana untersucht, für die seit Jahrzehnten ein umfangreiches Repertoire an genetisches Tools zur Verfügung steht. Die genauen Funktionen von Sphingolipiden sind bei Arabidopsis aufgrund nicht lebensfähiger oder pleiotropher Phänotypen der Mutanten, komplexer Organstrukturen und Schwierigkeiten bei der Extraktion und Detektion von Sphingolipiden, schwierig zu untersuchen. Genomsequenzen und Werkzeuge zur Bearbeitung des Genoms sind jetzt für eine Vielzahl von Arten verfügbar. Sie bieten die Möglichkeit ein besseres Verständnis der metabolischen und funktionalen Vielfalt von Sphingolipiden zu erhalten und ermöglichen so das Studium ihrer evolutionären Geschichte und Funktionen in den Vorfahren der Blütenpflanzen. Die Bryophyten Marchantia polymorpha und Physcomitrella patens sind frühe Landpflanzen und relativ neue Modellorganismen, die für diesen Zweck gut geeignet sind. Vorarbeiten meiner Gruppe ergaben ein einzigartiges Sphingolipidprofil für Physcomitrella und die Diversifizierung von beteiligten Genfamilien, die mit der Biosynthese des zentralen Bausteins von Sphingolipiden, den Ceramiden, verbunden sind. Wir werden zuerst eine umfassendes Sphingolipidprofil von Marchantia sowie der Zygnematophyceaen Spirogyra pratensis und Mougeotia scalaris erstellen, um eine breitere Perspektive für die Etablierung charakteristischer Sphingolipid-Bausteine bei Pflanzen zu erhalten. Als nächstes werden wir Physcomitrella und Marchantia verwenden, um die evolutionären Funktionen von Sphingolipiden in Landpflanzen zu untersuchen. Wir werden uns unseren Analyse auf drei Genfamilien konzentrieren: (1) einer Sphingolipid-Desaturase-Familie, von der wir vermuten, dass sie spezifisch für Bryophyten und Mikroalgen ist, (2) der Ceramidsynthase-Familie als Schlüsselenzym in der Sphingolipid-Biosynthese und (3) den Ceramid-Glucosyltransferasen, die die einfachste Modifikation des Ceramid-Rückgrats katalysieren. Physcomitrella und Marchantia werden aufgrund ihrer relativ einfachen Morphologie besonders nützlich für die Untersuchung von Sphingolipidfunktionen sein, weil sie die Beobachtung von Merkmalen wie Zellwachstum, Zellteilung und -differenzierung erleichtern. Von Ihnen ist bekannt, dass sie durch den Sphingolipid-Metabolismus beeinflusst werden. Des Weiteren werden wir diese Systeme verwenden, um zu testen, wie Sphingolipide zur Toleranz gegenüber abiotischem und biotischem Stress beitragen, die mit dem Leben an Land verbunden sind.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
