Die Dynamik Plasmamembran im Kontext der pflanzlichen Zelladhäsion

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Tobias Meckel
• Fachliche Zuordnung: Biochemie und Biophysik der Pflanzen ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 235736556

Die Bedeutung, die der Adhäsion tierischer Zellen an ihre extrazelluläre Matrix für alle wichtigen zellulären Prozesse wie Proliferation, Migration, und Differenzierung zukommt, ist unbestritten. Besonders deutlich wird dies durch das immer häufiger anzutreffende Bemühen, Zellen in dreidimensionalen Umgebungen zu kultivieren oder mit Hilfe von 3D-Druckverfahren dreidimensionale Mikrogewebe herzustellen (Bioprinting), um die physikochemischen Parameter, die Zellen im Gewebeverbund vorfinden, besser in Zellkulturen abzubilden. Um zu verstehen, welche Aspekte einer 3D Umgebung so wichtig für den korrekten Ablauf zellulärer Prozesse sind, muss dem Interface zwischen der Zelle und der sie umgebenden extrazellulären Matrix besondere Aufmerksamkeit geschenkt werden. Während bei tierischen Zellen die molekularen Mitspieler weitgehend identifiziert sind und nun das dynamische Zusammenspiel untersucht wird, ist in pflanzlichen Systemen nur sehr wenig über das äquivalente Interface zwischen Plasmamembran und Zellwand bekannt - sowohl in molekularer, wie auch in funktioneller Hinsicht. Insbesondere der Umfang, in dem die Zellwand dynamische Vorgänge in der Plasmamembran und damit auch Signalweiterleitungen beeinflussen kann, die durch Änderungen der Proteinverteilungen und -clusterung realisiert werden, ist noch weitgehend unbekannt. Mit Hilfe hochauflösender fluoreszenz-mikroskopischer Methoden sollen daher dynamische und strukturelle Informationen über das Interface gewonnen werden, um den funktionellen Zusammenhang zwischen der Plasmamembran und der Zellwand zu charakterisieren. Ergänzt wird die Mikroskopie durch biochemische und proteomische Methoden, um Schlüsselkomponenten der extrazellulären Matrix pflanzlicher Zellen molekular zu identifizieren. Im Fokus stehen hier insbesondere Proteine, die eine Affinität zur Peptidsequenz Arginin-Glycin-Aspartat (RGD) zeigen, da dieses Motiv nicht nur in Tieren sondern auch in Pflanzen die Adhäsion des Protoplasten an die extrazelluläre Matrix, also die Zellwand, beeinflusst. Fernziel des Projektes ist es, zu einem genauen Verständnis des dynamischen und molekularen Aufbaus der Schnittstelle zwischen Plasmamembran und Zellwand zu erreichen. Erkenntnisse daraus haben insbesondere eine Relevanz für zellphysiologische Prozesse wir Entwicklung und Pathogenabwehr, ergeben sich aber auch für entferntere Disziplinen wie der Biokraftstoff- oder Papierproduktion.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen