Regulation der Synthese und Funktion der 12-Oxophytodiensäure in der zellulären Signalverarbeitung der Pflanze

• Antragsteller: Professor Dr. Karl-Josef Dietz; Professor Dr. Harald Gröger
• Fachliche Zuordnung: Biochemie und Biophysik der Pflanzen ; Pflanzenphysiologie
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 468843036

Die 12-Oxophytodiensäure (OPDA) ist ein Oxylipin, das im Chloroplasten aus alpha-Linolensäure synthetisiert wird. OPDA ist ein Signalmolekül, das an der metabolischen Regulation und der Stressanpassung der Pflanzen beteiligt ist. Zusätzlich fungiert es als Vorläufermolekül in der Synthese der Jasmonsäure. Dieses Projekt soll gemeinsam von zwei Gruppen mit Expertisen in der bioorganischen Synthese und der pflanzlichen Stressanpassung durchgeführt werden. Es adressiert die signalgebende und regulatorische Funktion des OPDA als Ligand und reaktive Carbonylspezies, die Regulation der 13-Lipoxygenase als Schlüsselenzym des Synthesewegs und die hypothetische Zusammenlagerung der drei Enzyme zu einem supramolekularem Komplex zur Weitergabe labiler Intermediate. Die Entwicklung eines effizienten biosynthetischen Ansatzes zur Synthese von OPDA in Grammmengen und die Möglichkeit, eine Derivatebibliothek des OPDA oder seiner lipophileren Ethylester herzustellen, wird uns die Umsetzung neuer Strategien in planta und in vitro ermöglichen. Dadurch sollen die Funktionen von OPDA im Vergleich zu seinem reduzierten Derivat 3-Oxo-2(2’-Pentenyl) Cyclopentane-1-Octansäure (OPC-8:0), dem die reaktive alpha/beta ungesättigte Carbonylgruppe fehlt, und den Ethylestern, die nicht zu Jasmonsäure prozessiert werden können, untersucht werden. Mit diesen neuen Agenzien sollen Bindeproteine des OPDA und OPC-8:0 gefunden und charakterisiert werden und nach OPDAylierung als posttranslationeller Regulationsmechanismus in in vitro und in vivo gescreent werden. OPDAylierung könnte an der Abstimmung der metabolischen Aktivität und der Stressabwehr beteiligt sein. Das Projekt verfolgt vier Hypothesen, die auf etabliertem Wissen und eigenen Vorarbeiten beruhen, und zielt darauf, die regulatorische Funktion des OPDA bei der Anpassung von Pflanzen mechanistisch besser zu verstehen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen