Molecular biology and function of cytosolic phospholipase A in plant signal transduction

• Applicant: Professor Günther Scherer, Ph.D.
• Subject Area: Plant Cultivation, Plant Nutrition, Agricultural Technology
• Term: from 1999 to 2004
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5142464

Die pflanzlichen Phospholipase A2 wurde im Labor des Antragstellers entdeckt, und ist ein Enzym in der Signaltransduktion der Pflanzen, das die Lipidbruchstücke Fettsäure(n) und Lysophospholipid(e) als potentielle Second Messenger herstellt. Die Schritte zwischen der Bindung von Auxin oder Elicitor an den Rezeptor und den physiologischen Reaktionen sollen aufgeklärt werden. Sequenzen für eindeutig cytosolische pflanzliche Phospholipasen A (iPLA) sind gefunden worden, und zwar offenbar zwei Typen, eine ohne calcium-bindendes Motiv und eine mit einem solchen Motiv, die sich entsprechend im Aktivierungsmechanismu unterscheiden könnten. Um dies mit molekularbiologischen Methoden zu untersuchen, sollen als Funktionstests eine Serie von Hefe-Komplementationen mit in vitro mutierten iPLA-Genen durchgeführt werden. Parallel dazu sollen die enzymatischen Eigenschaften der entsprechenden iPLAs aus Expressions- systemen untersucht werden. Mit Transformation von Arabidopsis mittels Sense- und Antisense-, Grün-Fluoreszenz-Protein- und GUS-Reporter-Gen-Konstrukten und der Untersuchung von Genexpression und Phänotypen soll die Funktion der iPLA-Gene weiter nachgeprüft werden. Hand in Hand mit den molekularbiologisch orientierten Methoden soll die Biochemie und Physiologie der Lipid-Metabolite, die im Zuge der Signaltransduktion gebildet werden, untersucht werden. Dabei ist jetzt schon klar, daß der Lipid-Metabolismus, den wir mithilfe einer neuen Methodik in Zellkulturzellen (Petersilie) beobachten können, nach dem Signal Auxin anders verläuft als nach dem Signal Elicitor. Bei Elicitor-Behandlung treten zusätzliche Metabolite auf, die untersucht werden sollen bzw. die dahinter steckenden enzymatischen Regulationen. Es ist durch die Arbeit anderer Arbeitsgruppen bekannt, daß sich nach Elicitor-Stimulierung das cytosolische Calcium erhöht. Wir vermuten, daß einerseits die verschiedenen Rezeptoren die Verschiedenheit im Lipid-Metabolismus bewirken, aber auch, daß nach Auxin Stimulierung das cytosolische Calcium nicht erhöht wird.In den molekularbiologischen Arbeiten kooperieren wir mit Prof. M. Sussmann (Madison, USA) und Alan Jones (Chapel Hill, NC, USA), in den biochemischen mit Prof. A. Pugin (Dijon, Frankreich).

• DFG Programme: Research Grants
• Participating Person: Privatdozent Dr. André Holk