HD Protein Zell-Zell Transport & Zellzyklus Regulation

Pflanzliche Zelldifferenzierung ist hauptsächlich abhängig von der Position einer Zelle im Gewebe und nicht von der Vorgeschichte oder dem Ursprung aus einer Stammzelle. In Pflanzen existieren zwei Arten von Transkriptionsfaktoren, die in Zelldifferenzierungsprozessen eine essentielle Rolle spielen: Zellautonome und Nicht-Zellautonome. Die nicht-zellautonomen Homeodomain (HD) Transkriptionsfaktoren KNOTTED1 (KN1), SHOOT MERISTEMLESS (STM) und KNAT1 werden wie virale Movement Proteine spezifisch durch feine Kanäle, die durch die pflanzliche Zellwand führen und Plasmodesmata genannt werden, in die Nachbarzellen transportiert. Es wird angenommen dass die Entwicklung von Blüten, Blättern und Wurzeln sowohl durch hormonelle Signale als auch durch transportierte Transkriptionsfaktoren reguliert und koordiniert wird. Der interzellulare Transport von Transkriptionsfaktoren, die normalerweise ihre Funktion im Kern ausüben, muss zuerst im Zytosol entschieden werden. Dort erkennen Rezeptoren, dass ein Transkriptionsfaktor nicht ausschließlich in den Kern transportiert werden soll und aktivieren bzw. regulieren den Transport in die Nachbarzellen. Im Rahmen unseres vorangegangenen FWF Projektes bestätigten wir, dass der Stammzellenfaktor KN1 mit MPB2C, ein Tabak Mosaik Virus Movement Protein bindendes Protein, interagiert. Weiters konnten wir ein neues KN1 interagierendes Protein KNB36 identifizierten. MPB2C vermittelt die Bindung von KN1 an das Zytoskelett wo KN1 mit Hilfe von KNB36 über Proteasomen abgebaut wird. Scheinbar kontrolliert KNB36 mit MPB2C den Zugang von HD Proteinen in den interzellularen Transportweg. Diese Interpretation wird durch die überlappenden Expressionsmuster von MPB2C/KNB36 und KN1/STM/KNAT1 zusätzlich bestätigt. Bemerkenswert ist, dass KNB36 auch von Zelle zu Zell transportiert wird und mit dem Zellzyklusfaktor CyclinB interagieren kann. Dies lässt den Schluss zu, dass HD Proteine mittels KNB36 den pflanzlichen Zellzyklus regulieren könnten. Im Gegensatz zu tierischen Systemen gibt es keine Berichte für pflanzliche Systeme in denen ein direkter funktioneller als auch physischer Zusammenhang zwischen HD Proteinen und Zellzyklusfaktoren festgestellt wurde. Um diese Ergebnisse zu bestätigen und weitere Erkenntnisse über die Funktion von MPB2C und KNB36 zu gewinnen sind zusätzliche in vivo Studien an Pflanzen als auch in vitro Experimente nötig. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen es uns ermöglichen besser zu verstehen wie und warum Zelldifferenzierung mittels Austausch von Transkriptionsfaktoren realisiert und reguliert wird.

Pflanzliche Zelldifferenzierung ist hauptsächlich abhängig von der Position einer Zelle im Gewebe und nicht von der Vorgeschichte oder dem Ursprung aus einer Stammzelle. In Pflanzen existieren zwei Arten von Transkriptionsfaktoren, die in Zelldifferenzierungsprozessen eine essentielle Rolle spielen: Zellautonome und Nicht-Zellautonome. Die nicht-zellautonomen Homeodomain (HD) Transkriptionsfaktoren KNOTTED1 (KN1), SHOOT MERISTEMLESS (STM) und KNAT1 werden wie virale Movement Proteine spezifisch durch feine Kanäle, die durch die pflanzliche Zellwand führen und Plasmodesmata genannt werden, in die Nachbarzellen transportiert. Es wird angenommen dass die Entwicklung von Blüten, Blättern und Wurzeln sowohl durch hormonelle Signale als auch durch transportierte Transkriptionsfaktoren reguliert und koordiniert wird. Der interzellulare Transport von Transkriptionsfaktoren, die normalerweise ihre Funktion im Kern ausüben, muss zuerst im Zytosol entschieden werden. Dort erkennen Rezeptoren, dass ein Transkriptionsfaktor nicht ausschließlich in den Kern transportiert werden soll und aktivieren bzw. regulieren den Transport in die Nachbarzellen. Im Rahmen unseres vorangegangenen FWF Projektes bestätigten wir, dass der Stammzellenfaktor KN1 mit MPB2C, ein Tabak Mosaik Virus Movement Protein bindendes Protein, interagiert. Weiters konnten wir ein neues KN1 interagierendes Protein KNB36 identifizierten. MPB2C vermittelt die Bindung von KN1 an das Zytoskelett wo KN1 mit Hilfe von KNB36 über Proteasomen abgebaut wird. Scheinbar kontrolliert KNB36 mit MPB2C den Zugang von HD Proteinen in den interzellularen Transportweg. Diese Interpretation wird durch die überlappenden Expressionsmuster von MPB2C/KNB36 und KN1/STM/KNAT1 zusätzlich bestätigt. Bemerkenswert ist, dass KNB36 auch von Zelle zu Zell transportiert wird und mit dem Zellzyklusfaktor CyclinB interagieren kann. Dies lässt den Schluss zu, dass HD Proteine mittels KNB36 den pflanzlichen Zellzyklus regulieren könnten. Im Gegensatz zu tierischen Systemen gibt es keine Berichte für pflanzliche Systeme in denen ein direkter funktioneller als auch physischer Zusammenhang zwischen HD Proteinen und Zellzyklusfaktoren festgestellt wurde. Um diese Ergebnisse zu bestätigen und weitere Erkenntnisse über die Funktion von MPB2C und KNB36 zu gewinnen sind zusätzliche in vivo Studien an Pflanzen als auch in vitro Experimente nötig. Die gewonnenen Erkenntnisse sollen es uns ermöglichen besser zu verstehen wie und warum Zelldifferenzierung mittels Austausch von Transkriptionsfaktoren realisiert und reguliert wird.