Spezifische Rollen von komplex-modifizierten Glycoproteinen in Pflanzen

• Antragstellerin: Professorin Dr. Antje von Schaewen
• Fachliche Zuordnung: Biochemie und Biophysik der Pflanzen ; Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2009 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 123782072

Unser Fokus liegt auf zwei Themen: Anterograde Aspekte der Glykoprotein-Interaktion und retrograde Aspekte der Glykoprotein-Signalgebung. Thema 1: Aufgrund eigener Vorarbeiten werden wir uns auf Interaktionspartner von Korrigan (KOR1) und Cobra konzentrieren, die komplexe N-Glykane tragen. Beide Glykoproteine werden bei der Zellulose-Biosynthese an der Plasmamembran (PM) benötigt. Entsprechende Punktmutanten zeigen Änderungen in Gehalt/Kristallinität von Zellulosefibrillen, sowie in der Pektin-Zusammensetzung. Wir nehmen an, dass Cobra (mittels GPI-Anker an die Membran gebunden) mit dem C-Terminus von KOR1 im Apoplasten interagiert. Dies würde garatieren, dass Cobra hinter den Zellulose-Synthase-Komplexen hergezogen wird, welche mit KOR1 assoziiert sind. Noch ist unklar, wo und wie diese Assoziation erfolgt/aufgehoben wird. Des Weiteren soll die Rolle von N-Glykanen für die Lokalisation von Pektin¬methylesterase 1 (PME1) als Modellprotein des TGN studiert werden, da die katalytische Domäne erst nach ER-Stress in den Apoplasten entlassen wird. Wir werden testen, ob PME1 durch Lektin-Chaperone im TGN zurückgehalten wird, da das Protein zusammen mit entsprechenden Kandidaten, sowie KOR1 und drei Cellulose-Synthase-Untereinheiten im TGN-Proteom gefunden wurde.Thema 2: Da über Lewis a-dekorierte Glykoproteine wenig bekannt ist, werden wir diese anreichern und identifizieren. Wahrscheinlich gehören bestimmte receptor-like kinases (RLK) an der PM dazu. Diese können Änderungen in post-Golgi-Kompartimenten oder der Zellwand über Signalwege an das ER/den Nukleus weiterleiten. Wir haben Hinweise darauf, dass dies nicht immer mit einer Umprogrammierung der Genexpression einhergehen muss. Unsere Immunoblot-Analysen zeigen, dass Lewis a-Signale in stt3a-Mutanten (mit peripherer Unterglykosylierung) kaum detektierbar sind, und BiP-Signale (ER-Stress Marker) in stt3a-und cgl1-Mutanten erhöht - in stt3b-Mutanten jedoch eher verringert sind. Diese Abweichungen beruhen (nach ersten RNA-Seq und Proteom-Analysen von cgl1-Keimlingen) wohl nicht auf Transkriptionsänderungen der drei BiP-Isoformen, und könnten somit eine Anpassung (priming) auf post-translationaler Ebene widerspiegeln (z.B. durch veränderte Phosphorylierung oder Lysin-Acetylierung). Jedenfalls unterstützen diese neuen Befunde, dass es zu einer Rückmeldung abweichender N-Glykandekoration aus post-Golgi-Kompartimenten an das ER kommt. Wir werden dies im Detail untersuchen, nachdem wir geklärt haben, ob Unterglykosylierung (in stt3a) eventuell die Aktivität von GalT1 oder FucTc negativ beeinflusst. Beide Glykosyltransferasen sind für die Bildung von Lewis a-Epitopen im späten Golgi-Apparat nötig. Darüber hinaus könnten schwächere BiP-Signale in stt3b-Mutanten eine Reduktion der (Glyko)protein-Last im Sekretorischen System via RIDD (regulated IRE1-dependent decay) anzeigen. Wir werden daher prüfen, ob es zu einer (physischen/genetischen) Interaktion zwischen STT3B und den beiden IRE1-Isoformen kommt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: USA
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Professorin Dr. Iris Finkemeier; Professor Hisashi Koiwa, Ph.D.