Regulation des Oxidativen Pentose-Phosphatweges (OPPP) in Pflanzenzellen

• Antragstellerin: Professorin Dr. Antje von Schaewen
• Fachliche Zuordnung: Biochemie und Biophysik der Pflanzen ; Pflanzenphysiologie
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 209200183

“Regulation des Oxidativen Pentose-Phosphatweges (OPPP) in Pflanzenzellen”Unser Fokus für den Fortsetzungsantrag liegt auf zwei Hauptthemen: 1. Transiente, Redox-abhängige Lokalisation von OPPP-Isoformen in Peroxisomen. 2. Subzelluläre und metabolische Aspekte sowie Erholung vom transienten Zustand.Wir beabsichtigen, die durch unsere neuesten Publikationen belegten vielversprechenden Arbeiten weiterzuführen. Eine Unterbrechung des peroxisomalen OPPP resultierte in wehselseitiger Sterilität der männlichen und weiblichen Gametophyten in Arabidopsis. Diesen Block wollen wir durch selektive Komplementation während der Befruchtung überwinden (mittels männlich bzw. weiblich spezifischer Promotoren, alternativ durch RNAi-Suppression), um das Ausmaß peroxisomaler OPPP-Defekte in weiteren Entwicklungsstadien oder nach Stress studieren zu können. Des Weiteren untersuchen wir eine mögliche Sensorfuntion von G6PD4 und partielle Redundanz der ersten OPPP-Schritte (repräsentiert durch G6PD2, G6PD3 und PGL3, PGL5 in heterotrophen Geweben), also Mechanismen, die zu einer transienten Lokalisierung in Peroxisomen führen - vor allem, wie dies reguliert wird. Neben den als Redox-Transmittern identifizierten Thioredoxinen (Trx) und Glutaredoxinen (Grx) sind Peroxiredoxine (Prx) als H2O2-Sensoren weitere mögliche Interaktionspartner. Bei der alternativen Zielsteuerung von GPT1 zum ER (mittels Grx c1 und Trx h7) scheinen Lipid-Modifikation involviert zu sein, und die Regulation von G6PD-Isoformen außer Thiolwechsel auch Phosphorylierung und Lysin-Acetylierung. Zu den fluoreszierenden Reportern werden wir auch kleine Marker (wie HA- oder TAP-tags) prüfen, die eine Umsteuerung in Peroxisomen nicht stören und zudem eine Anreicherung aus komplexen Proteingemischen bzw. isolierten intakten Organellen ermöglichen. Bei den anschließenden Proteom-Analysen steht die vermutete Komplex-Bildung zwischen GPT1 (tauscht G6P Substrat gegen Ru5P Produkt) und lösliche OPPP-Komponenten im Vordergrund (Metabolon-Konzept), wobei Trx als Bindeglied oder Interaktionsplattform dienen könnte. Des Weiteren stellt sich die Frage, welche Prozesse den OPPP als NADPH-Bereitstellung in der Matrix benötigen. Neben der Bildung von Jasmonsäure (JA) und Stickstoffmonoxyd (NO) während der Befruchtung wäre auch Schutz vor oxidativen Schäden denkbar (via NADPH-abhängige Reduktasen oder Peroxidasen). Noch unbekannt ist, wie der OPPP wieder aus Peroxisomen entfernt wird (Erholung), was wir im Zeitverlauf und nach Stress studieren werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen