O-Glykosilierung in der Pflanzenentwicklung

Die Entwicklung und Alterung von Pflanzen werden durch ein komplexes Zusammenspiel von internen Signalen und sich ändernden Umwelteinflüssen gesteuert. Um Signale aus der Umwelt mit internen Signalen zu verknüpfen, werden Proteine in den Zellen oft vorübergehend modifiziert, um ihre Funktion zu ändern und so eine Feinabstimmung während der Entwicklung und eine Anpassung an sich verändernde Umgebungen zu ermöglichen. Eine dieser Proteinmodifikationen ist das Anhängen von Zuckern (Glykosilierung). Proteinglykosylierung ist in vielen Organismen, auch in Pflanzen, von wesentlicher Bedeutung, ihre Funktion und Regulierung sind jedoch noch nicht gut verstanden. Im Zuge unserer Arbeit über die Rolle einer bestimmten Art von Proteinglykosylierung während der Blüte haben wir festgestellt, dass Pflanzen, denen diese Art von Glykosylierung fehlt, schneller altern, da sie während ihres Lebenszyklus schneller von der juvenilen zur adulten und reproduktiven (blühenden) Phase übergehen. Dieser Prozess wird auch stark von einer microRNA (miR156) und ihren Zielproteinen SPLs reguliert. SPLs sind eine Familie von Transkriptionsfaktoren, die die Aktivität von Genen bestimmen, die wiederum die Pflanzenentwicklung regulieren. Wir haben genetischeInteraktionen zwischen GlykosylierungundSPL-Transkriptionsfaktoren beobachtet, die zu starken Auswirkungen auf das Blattwachstum, die Verzweigung der Triebe und die Embryonalentwicklung führen. Unsere Ergebnisse werfen jedoch auch eine Reihe von Fragen auf, und der Mechanismus hinter der Interaktion zwischen der Glykosylierung und den miR156-regulierten SPLs bleibt unklar. Im laufenden Projekt schlagen wir daher eine Reihe von Experimenten vor, um diese Fragen durch eine Kombination aus genetischer Analyse und Biochemie zu klären. Wir wollen insbesondere herausfinden, ob die beobachteten Auswirkungen auf die Pflanzenentwicklung direkt aus der Glykosylierung der SPL-Proteine resultieren oder ob sie auf die Auswirkungen anderer, unabhängiger zellulärer Signalwege zurückzuführen sind. Wir werden auch analysieren, ob das wichtige Pflanzenhormon Gibberellinsäure in diesem Zusammenhang eine Rolle spielt. Der von miR156 abhängige Prozess der Pflanzenalterung und die SPLs regulieren eine Reihe äußerst wichtiger agronomischer Merkmale, darunter die Blütezeit, die Verzweigung der Triebe und folglich den Ertrag von landwirtschaftlichen Nutzpflanzen. Unsere Daten sollen dazu beitragen zu verstehen, wie SPLs - und damit diese Pflanzeneigenschaften - reguliert werden. Darüber hinaus wird diese Arbeit nicht nur spezifisch die Rolle der Glykosylierung im miR156- abhängigen Alterungsweg klären, sondern ganz allgemein ein Licht auf die molekulare Funktion der Proteinglykosylierung von Transkriptionsfaktoren und dieIntegration verschiedener Signalwege während der Pflanzenentwicklung werfen.