Unterschiedliche Funktionen der TOL-Homologen

Der Klimawandel, der sich durch härtere Umweltbedingungen manifestiert, hat die Nahrungsmittelversorgung einer wachsenden Weltbevölkerung erheblich unter Druck gesetzt. Da sich Pflanzen nicht von selbst von einer ungünstigen Umgebung entfernen können, haben sie komplizierte Mechanismen entwickelt, um schnell und genau reagieren zu können (Adaption). Die Plasmamembran einer Zelle ist die Schnittstelle zwischen Innen- und Außenwelt und ist mit Proteinen durchsetzt, die für den Nachweis und die Übertragung interner und externer Reize wesentlich sind. Eine strikte Kontrolle der Menge und Positionierung dieser Proteine ist für adaptive Prozesse entscheidend. Wir haben in der Modellpflanze Arabidopsis thaliana gezeigt, dass eine Proteinfamilie, die TOL-Proteine, für die ersten Schritte im Abbau- Transport von Plasmamembranproteine zur Vakuole verantwortlich ist. In diesem Projekt wollen wir die Funktion einzelner Mitglieder dieser Familie bei der Regulierung der Häufigkeit von Plasmamembranproteinen in verschiedenen Signalwegen untersuchen. Einzelne TOLs können neben ihrer allgemeinen Rolle im Abbau-Weg von Membran Proteinen eine spezifischere Rolle in unterschiedlichen Signalwegen spielen. Ein Beispiel dafür ist die Rolle individueller TOLs im Signalweg des Pflanzenhormon Abscisinsäure, welches eine wichtige Funktion bei Keimung und Trockenstress spielt. Hinweise darauf, dass TOLs differenzierte Funktionen erfüllen, stammen aus der Analyse ihren unterschiedlichen Domänen, ihren unterschiedlichen Expressionsmustern sowie ihrer subzellulären Lokalisationen. TOLs scheinen außerdem als Reaktion auf bestimmte Umweltbelastungen dynamischen Umlagerungen ausgesetzt zu sein. Das Hauptziel dieses Projekts ist es zu bewerten an welchen Netzwerken und Signalpfaden die TOLs beteiligt sind und Unterschiede in ihrer Lokalisierung und ihren relevanten Interaktionspartnern zu ermitteln. Zusammenfassend sollten diese Experimente Einblicke in die ersten Schritte beim Abbauvon Plasmamembranproteinen geben und damit zeigen wie sie essentielle Signalwege beeinflussen. Dieses Grundlagenforschungsprojekt wird bisher unbekannte regulatorische Prozesse bei der Kontrolle des Proteinumsatzes an der Plasmamembranen etablieren. Damit verstehen wir besser wie Pflanzen ihre Reaktion auf die sich ständig ändernde Umgebung optimieren. Darüber hinaus können die Ergebnisse der Modellpflanze Arabidopsis thaliana übersetzt werden, um bei der Züchtung von Pflanzen zu unterstützen, die widerstandsfähiger gegen das zukünftig rauere Klima sind.