Beschreibung

• In allen Organismen wird die enorme Bedeutung der Redox-Biologie als eine essentielle Komponente bei der zellulären Signalübertragung immer deutlicher. Veränderungen des endogenen Oxidantiengehaltes sind wichtig bei Prozessen, die Zellproliferation, Differenzierung und Apoptose steuern. Dabei ist ein durch Oxidantien eingestelltes Gleichgewicht wichtig, um die Balance zwischen schädigenden und vorteilhaften, adaptiven Prozessen zu halten. Dies ermöglicht, dass sowohl einzelne Individuen Anpassungen an sich verändernde biotische und abiotische Umweltbedingungen vornehmen können, als auch, dass während der Evolution der Organismen neue Anpassungen entstanden. Da Pflanzen nicht wie Tiere mobil sind, sind sie an ihrem Standort beispielsweise Pathogenen und Stressfaktoren wie Hitze und Trockenheit ausgesetzt und müssen damit umgehen. Alle Pflanzen besitzen CPYC und CGSF Glutaredoxine (GRXs), Glutathion-abhängige Oxidoreduktasen, die zur Thioredoxin-Familie gehören. Wie die Thioredoxine sind GRX Antioxidantien, welche Modifizierungen zwischen Cysteinen vermitteln. Vor ca. 470 Millionen Jahren entwickelten sich aus Wasserpflanzen die ersten Landpflanzen, die Moose. Dort trat eine neue GRX Gruppe, die CC-Typ GRX auf. Ausschließlich die Anzahl dieser CC-Typ GRX expandierte dann während der weiteren Landpflanzenevolution, welches einher ging mit der Entstehung von komplexeren Organismen mit besseren Anpassungen. Dies wirft die interessante Frage auf, welche biochemischen, redox-vermittelten Prozesse und Thiol-Schalter daran beteiligt waren und auch weiterhin sind und dazu beigetragen haben, dass sich spezifische Adaptionen und komplexere Organismen ausgebildet haben. In diesem SPP Projekt sollen die CC-Typ GRXs, ROXYs, und ihre Funktion als Thiol-Schalter im Verlauf der Landpflanzenevolution untersucht werden. ROXY1 aus Arabidopsis ist an der Entwicklung der Petalen und Antheren in den Blüten beteiligt und interagiert mit dem TGA Transkriptionsfaktor PERIANTHIA (PAN) im Zellkern. Die ursprünglichen molekularen ROXY Funktionen sollen in der basalen Landpflanze Marchantia polymorpha, einem Lebermoss, ermittelt werden. Wir konnten zeigen, dass die Proteininteraktionen zwischen ROXYs und TGA im Zellkern als auch ihre redox-abhängige DNA-Bindung hoch konserviert sind. Dies ermöglicht jetzt die ROXY und TGA Funktionen aus Arabidopsis (ROXY1, PAN) und Marchantia (MpROXY1/2 und MpTGA1/2) mittels einer Kombination von in vitro und in vivo Analysen zu vergleichen und den Thiol-Schalter genauer zu untersuchen. Unser Ziel ist den identifizierten nuklearen Thiol-Schalter genauer zu charakterisieren und zu untersuchen wie Redox-Prozesse im Zellkern zu den neuen Anpassungen für ein Leben an Land beigetragen haben.

Projektlaufzeit

• 01.08.2017 - 31.01.2021