Structure and signaling mode of type-II ethylene receptors

• Antragsteller: Professor Dr. Georg Groth
• Fachliche Zuordnung: Biochemie und Biophysik der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 234962843

Genetische und biochemische Studien des Ethylensignalweges in der Modellpflanze Arabidopsis thaliana lassen den Schluss zu, dass die an der Signalwahrnehmung und Signalweiterleitung des Pflanzenhormons Ethylen beteiligten Rezeptorkinasen in ein komplexes Interaktionsnetzwerk eingebunden sind und verschiedene Möglichkeiten haben, das Ethylensignal an den Kern weiterzuleiten. Unser Projekt zielt darauf ab, die molekulare Struktur und die Signalprozesse der aufgrund von strukturellen und funktionellen Unterschieden in zwei Unterfamilien gruppierten Rezeptorkinasen aufzuklären. Die Unterfamilie I zugeordneten Rezeptoren besitzen eine hochkonservierte Histidinkinase-Domäne und eine amino-terminale Sensor-Domäne, die aus drei Transmembranhelices besteht. Den zur Unterfamilie II gehörenden Rezeptoren fehlen dagegen bestimmte Reste in der Kinase-Domäne, wodurch diese Proteine keine funktionellen Histidinkinasen mehr sind. Zudem besitzen diese Rezeptoren eine zusätzliche Transmembranhelix in ihrer Sensor-Domäne. Während die Typ I Rezeptoren in der Vergangenheit ausführlich untersucht und charakterisiert worden sind, sind über die Typ II Rezeptoren nur spärliche Informationen vorhanden. Konsequenterweise wollen wir mit unserem Projekt zu einem besseren Verständnis der Typ II Rezeptoren beitragen. Ziel des Projektes ist es, die dynamischen Prozesse in den Rezeptoren, die mit der Bindung des Pflanzenhormons, der Dimerisierung der verschiedenen Isoformen und der Wechselwirkung der Rezeptoren mit verschiedenen nachgeschalteten Signalkomponenten einhergehen, mit Hilfe verschiedener Fluoreszenz-techniken aufzuschlüsseln. Dazu werden wir Messungen an gereinigten rekombinanten Proteinen und Proteinkomplexen sowie an Pflanzengeweben und -zellen vornehmen. Neben der funktionellen Charakterisierung der Rezeptoren mit Hilfe der Fluoreszenzmessungen wollen wir über die Strukturbestimmung der Typ II Rezeptorproteine, ihrer Komplexe mit nachgeschalteten Signalkomponenten oder der isolierten Interaktionsdomänen der Signalkomplexe ein detailliertes mechanistisches Verständnis der Signalwahrnehmungs- und Signalweiterleitungsprozesse der Typ II Rezeptoren erlangen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen