R-SNARE Kaliumkanal Interaktionen in der Koordinierung von Vesikel- und Ionentransport

• Antragsteller: Professor Dr. Christopher Grefen
• Fachliche Zuordnung: Biochemie und Biophysik der Pflanzen ; Genetik und Genomik der Pflanzen ; Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 226667644

Der letzte Schritt im sekretorischen Pfad ist die Fusion der Vesikel mit der Zielmembran. Diese Fusion wird durch spezielle C-terminal membranverankerte Proteine, die sogenannten SNAREs ermöglicht. Neben dieser lebenswichtigen Funktion können SNARE Proteine aber auch die Aktivität von Membranproteinen regulieren wie z.B. Kaliumkanälen. Im Rahmen der bisherigen Förderung dieses Emmy Noether Projektes konnten wir unter anderem zeigen, dass ein konserviertes Tyrosinmotif in der Longin Domäne des R-SNAREs VAMP721 verantwortlich für die direkte Bindung an die Kaliumkanäle KC1 und KAT1 in Arabidopsis ist. Diese Interaktion führt zu einer Deaktivierung der Kanäle im Gegensatz zu der zuvor von uns gezeigten positiven Regulierung des zellulären Kalium-Einflusses durch den Qa-SNARE SYP121, der zugleich auch der Partner von VAMP721 bei der Membranfusion ist. Die Interaktion mit dem Partner-SNARE SYP121 als auch mit den Kaliumkanälen ist aber nicht zu messen beim nahe verwandten und Arabidopsis-spezifischen VAMP723. Interessanterweise ist aber in den meisten Arabidopsis thaliana Ökotypen durchaus ein Tyrosin an entscheidender Stelle in der Longindomäne von VAMP723 konserviert. Dies scheint wichtig sowohl für die Interaktion mit Qa-SNARE Partnern (z.B. SYP121) als auch für subzelluläre Lokalisation und Proteinstabilität des VAMPs. Wird hingegen das Aspartat in Col-0 VAMP723 zu einem Tyrosin mutiert, so interagiert dieser VAMP723D57Y mit den Qa-SNAREs SYP121 und SYP111 (Knolle). Allerdings können weder dieser VAMP723D57Y, noch der mutierte VAMP721Y57D den Zytokinese-Defekt der vamp721vamp722 Funktionsverlustlinie komplementieren – zumindest nicht bei Verwendung des nativen VAMP721 Promoters. In den folgenden 12 Monaten gilt es noch vier Punkte zu klären: (1) Kann eine Überexpression mittels Estradiol-Induktion die Rettung des Keimling-lethalen Phänotyps zur Folge haben? (2) Ist das Zurückbleiben von VAMP723 im ER vollständig? – Hierfür stehen uns jetzt eingekreuzte Markerlinien zur Verfügung, deren Analyse auch durch Applizierung von Brefeldin A ergänzt werden soll. (3) Hängt die Proteinstabilität vom verwendeten Promoter ab? – Zusätzlich zu den Estradiol-induzierbaren und den VAMP721-Promoter getriebenen Linien haben wir ebenfalls vor, die Proteinexpression unter Kontrolle des VAMP723 Promoters zu analysieren. (4) Zuletzt sollen die schon vorhandenen Linien noch biochemisch analysiert werden, um mittels GFP-trap und Massenspektrometrie das Interaktom der verschiedenen VAMPs vergleichend zu identifizieren.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Nachwuchsgruppen