O-GlcNAc Modifizierung pflanzlicher Proteine

Das Anhängen von einzelnen O-GlcNAc Resten an nucleocytoplasmatische Proteine ist eine häufige posttranslationelle Modifizierung. In Tieren spielt dieser sehr dynamische Prozess eine regulatorische Rolle in Signaltransduktionswegen und wird von zwei Enzymen ausgeführt: einer O-GlcNAc-Transferase OGT, und der Glycosyl Transferase OGA. Studien zur globalen Identifizierung O-GlcNAcylierter Proteine in Säuetierzellen haben gezeigt, dass die Modifizierung in einer Reihe von zellulären Prozessen wie Genexpression, Proteinabbau und -lokalisierung oder Zell-Zyklus-Kontrolle beteiligt ist, und die Antwort auf Ernährung und Stress in zelluläre Prozesse eingliedert. Darüberhinaus gibt es starke Hinweise auf Interaktion und Konkurrenz zwischen Phosphorilierung und O-GlcNAcylierung in zellulären Signaltransduktions-prozessen. Während O-GlcNAcylierung in tierischen Systemen intensiv erforscht wird, weiß man bisher sehr wenig über diese Modifizierung in Pflanzen. Pflanzen haben zwei teilweise redundante und funktional essentielle OGTs, ein Doppelknockout dieser beiden Enzyme ist Embryo-lethal. Das funktionelle Homolog der OGA, das Enzym, das die O-GlcNAc Reste wieder abspaltet, ist derzeit noch nicht identifiziert. Es besteht also die Möglichkeit eines fundamentalen Unterschiedes zwischen OGlcNAcylierung in Tieren und Pflanzen. Trotz der essentiellen Rolle dieser Modifizeriung wurden bisher erst sehr wenige O-GlcNAcylierte Proteine aus Pflanzen identifiziert. Bedenkt man die Bedeutung von O-GlcNAcylierung in tierischen zellulären Prozessen, so ist es äußerst wichtig zu untersuchen, ob diese Modifizierung, die bisher kaum Beachtung fand, auch in Pflanzen eine ähnliche Rolle spielt. Die Experimente im Rahmen dieses Projektes sollen Aufschluß über die Rolle von O-GlcNAcylierung in Pflanzen geben. Verschiedene Ansätze wie eine proteomische Analyse, biochemische und genetische Methoden werden angewandt, um herauszufinden, welche zellulären Prozesse betroffen sind und auch welche Proteine modifiziert werden. Eine Kombination dieser Methoden wird einerseits ein besserers Bild über die Rolle von O- GlcNAcylierung in Pflanzen bringen sowie Unterschiede und Gemeinsamkeiten von diesem Prozess in Pflanzen und Tieren aufzeigen. Andererseits können so individuelle Target-Proteine identifiziert werden, die dann als Ausgangspunkte für eine detaillierte biochemische und zellbiologische Untersuchung der funktionellen Rolle dieser Modifizierung in Pflanzen dienen werden.