Die Rolle von Protein-Protein Interaktionen bei multipler Signalprozessierung in Pflanzen

• Antragsteller: Professor Dr. Matias Daniel Zurbriggen
• Fachliche Zuordnung: Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen ; Biochemie und Biophysik der Pflanzen ; Entwicklungsbiologie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 530128434

Hormone steuern die Morphogenese und Physiologie von Pflanzen während ihres gesamten Lebens. Sie wirken nicht isoliert, sondern erschiedene Kombinationen von Pflanzenhormonen integrieren Umweltsignale mit dem genetischen Programm der Pflanze, um die Pflanzenbiologie koordiniert zu regulieren. Es wurden viele direkte Protein-Protein-Interaktionen zwischen Effektoren verschiedener Hormonsignalwege identifiziert, die einen vermuteten Mechanismus für die Kopplung der Aktivität von zwei oder mehr Hormonsignalen bieten. Bisher wurde jedoch nicht analysiert, wie Protein-Protein-Interaktionen die Verarbeitung von Mehrfachsignalen durch Hormonsignalwege ermöglichen und regulieren. Dies wird die zentrale Fragestellung in diesem Projekt sein. Wir werden uns auf drei essentielle Pyhtohormone konzentrieren: Auxin, Cytokinin und Gibberelline. Aufbauend auf einer Fülle von veröffentlichten und unveröffentlichten Arbeiten, in denen wir voll funktionsfähige Phytohormonsignalwege in einem Bottom-up-Ansatz in Säugetierzellen rekonstruiert haben, werden wir einen synthetischen Biologie-Ansatz verwenden, um quantitativ zu erforschen, wie bekannte Protein-Protein-Interaktionen zwischen Effektoren verschiedener Signalwege die Transkriptionsaktivität in Antwort auf mehrere Hormone regulieren. Hierbei werden wir fortschrittliche Konfokalmikroskop-Technologien und mittel-/hochdurchsatzgene-expression quantitative Assays einsetzen. Zusätzlich werden wir eine umfassende Analyse von Protein-Protein-Interaktionen zwischen verschiedene Signalwegen durchführen und die funktionelle Bedeutung einer Auswahl dieser Interaktionen weiter untersuchen. Wir werden Mutationen identifizieren, die Protein-Protein-Interaktionen schwächen oder verstärken, sowie neuartige Interaktionskapazitäten zwischen Signalwirkstoffen schaffen, um die Kopplung zwischen Signalwegen zu stören. Das in unserem Säugetierzell-orthogonalen System generierte Wissen wird dann in Pflanzen getestet, um weiter zu verstehen, wie die durch Protein-Protein-Interaktionen ermöglichte Verarbeitung von Mehrfachhormonen die Dynamik der Pflanzenentwicklung reguliert. Unsere Analyse wird eine einzigartige Vision davon liefern, wie Pflanzen multiple Signale verarbeiten, um ihre Entwicklung zu koordinieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Kooperationspartner: Professor Dr. Teva Vernoux