Proteomische Analyse des Kalkschuppen-bildenden Organells von Pleurochrysis carterae und Identifizierung der an der Morphogenese beteiligten Proteine

• Antragsteller: Professor Dr. André Scheffel
• Fachliche Zuordnung: Biochemie und Biophysik der Pflanzen ; Pflanzenphysiologie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 452716909

Coccolithophore sind eine Gruppe einzelliger mariner Algen mit einem Schuppenpanzer aus Kalkplättchen, die Coccolithe genannt werden und artspezifische und komplexe Formen und Nanostrukturen aufweisen. Die Form und Nanostruktur der Schuppen unterliegt der genetischen Kontrolle der Organsimen. Während wir inzwischen solide Kenntnis über den Aufbau der Coccolithe mehrerer Arten haben, ist der Mechanismus ihrer Morphogenese noch weitestgehend unbekannt. Die Morphogenese der Coccolithe läuft vollständig intrazellular, in einem als Coccolith Vesikel bezeichneten Membrankompartiment, ab. Dem Coccolith Vesikel und den mit ihm assoziierten Proteinen kommt daher eine Schlüsselrolle bei der Kalzit-Morphogenese zu. Mit Pleurochrysis carterae steht seit Kurzem eine Coccolithophore zur Verfügung, die genetisch zugänglich ist. Dies eröffnet die Möglichkeit, bisher nicht einsetzbare genetische Methoden zur Aufklärung des molekularen Mechanismus der Coccolith Morphogenese zu etablieren und anzuwenden. Um die Voraussetzungen für proteomische Analysen von P. carterae und funktionellen Analyse von Coccolith Vesikel-assoziierten Proteinen in vivo zu schaffen, wurden im Vorfeld (1) Genom- und Transkriptomsequenzdaten erstellt, (2) die genetische Transformation von P. carterae etabliert, und (3) ein neues, robusteres Selektionssystem für P. carterae Transformaten entwickelt. Das vorgeschlagene Forschungsprojekt beinhaltet die (1) Isolation und proteomische Charakterisierung von Coccolith Vesikeln aus P. carterae zur Identifizierung neuer Komponenten der Coccolith Morphogenesemaschinerie, (2) Optimierung des Expressionssystems für Transgene, um diese robust überexprimieren zu können, (3) Visualisierung der Lokalisation von Kandidaten der Morphogenesemaschinerie in Coccolith-produzierenden Zellen und (4) Entwicklung des genetischen Werkzeugs CRISPR/Cas für die Erstellung von Gen-Knockouts in P. carterae, um die Rolle identifizierte Komponenten bestimmen zu können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen