Die Rolle regulatorischer Faktoren der RNA Polymerase II Transkriptelongation bei der Einstellung pflanzlicher Genexpressionsprogramme

• Antragsteller: Professor Dr. Klaus Grasser
• Fachliche Zuordnung: Biochemie und Biophysik der Pflanzen ; Genetik und Genomik der Pflanzen ; Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 261469659

Die genomische DNA eukaryoter Organismen liegt verpackt in einer Nukleoproteinstruktur vor, die als Chromatin bezeichnet wird und deren Grundeinheit Nukleosomenpartikel sind. Dadurch dass die Nukleosomen den Zugang zur DNA begrenzen, reprimieren sie verschiedene DNA-abhängige Prozesse wie die Transkription von Genen. Dementsprechend benötigt die RNA Polymerase II (RNAPII), das mRNA synthetisierende Enzym das Protein-kodierende Gene transkribiert, unterschiedliche Hilfsfaktoren, die eine produktive Transkriptelongation an Nukleosomen-verpackter DNA erleichtern. Zu den Proteinen, die die Elongationsphase der RNAPII Transkription fördern, gehören sogenannte Transkriptelongationsfaktoren (TEFs). Sie repräsentieren eine heterogene Gruppe von Proteinen, die unterschiedliche Funktionen besitzen wie die Anpassung der katalytischen Eigenschaften der RNAPII oder die Destabilisierung von Nukleosomen entlang des Weges des Enzyms, was eine effiziente mRNA Synthese ermöglicht. Entsprechend ihrer Funktion bei der Transkription von Genen tragen die TEFs dazu bei, die zellulären Transkriptmengen exakt einzustellen. Wir haben bereits verschiedene TEFs des Pflanzenmodells Arabidopsis charakterisiert und gezeigt, dass mutante Pflanzen, denen bestimmte TEFs fehlen, verschiedenartige Defekte in Wachstum und Entwicklung aufweisen. Es ist wenig bekannt über die funktionellen Interaktionen zwischen TEFs, die an die elongierende RNAPII binden, um den Transkriptionselongations-Komplex auszubilden. Wir werden Doppelmutanten untersuchen, denen Paare von TEFs fehlen, um auf molekularer Ebene herauszufinden, wie diese zusammenwirken (Rekrutierung, funktionelle Wechselbeziehung). Interessanterweise ist nur die Expression von spezifischen Untergruppen von Genen durch die Elongationsdefekte gestört, die durch die Abwesenheit bestimmter TEFs hervorgerufen werden. Wir beabsichtigen, durch die Nutzung Genom-weiter Analysen (Transkript-profiling, Chromatinimmunpräzipitation) Charakteristika zu identifizieren, die das Erfordernis für die Aktivität von TEFs zur effizienten Transkription determinieren. Die Etablierung eines Reporterkonstruktes für die transkriptionelle Elongation wird weitere Hinweise auf den Wirkmechanismus von TEFs in planta bringen. Abschließend kann man feststellen, dass das vorgestellte Projekt neue Erkenntnisse über die TEF Wirkung während der RNAPII Transkription in vivo liefern wird, sowie deren Rolle bei der Einstellung exakter Genexpressionsniveaus, die für die korrekte pflanzliche Entwicklung erforderlich sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen