Aufklärung des "Pyrimidin Salvage" und Integration in den Nukleotidstoffwechsel

• Antragsteller: Dr. Torsten Möhlmann
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenphysiologie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 273384021

Nukleotide stellen zentrale Moleküle in jedem lebenden Organismus dar indem sie die als Bausteine der Erbinformation, als Energieträger, Cofaktoren oder Signalmoleküle fungieren. Nukleotide können de novo gebildet oder in Salvage Stoffwechselwegen recycelt werden. Beide Prozesse sind damit entscheidend an der Einstellung zellulärer Nukleotidlevel beteiligt. Während die enzymatischen Schritte der de novo Synthese von Pyrimidinen jeweils durch Einzelgene kodiert sind, wird der Salvage von Uracil und Uridin durch Mitglieder einer Proteinfamilie katalysiert, jedoch sind bislang nur wenige dieser Proteine untersucht. Mutanten plastidärer Isoformen der Uridin-Kinase sowie der Uracil-Phosphoribosyltransferase weisen massive Phänotypen auf was die Wichtigkeit des Pyrimidin Salvage unterstreicht. Jedoch sind die gewonnenen Erkenntnisse bezüglich des plastidären Salvage noch vorläufiger Natur und zum Teil widersprüchlich, zudem weisen eigene Ergebnisse auf einen wichtigen Beitrag des zytosolisch lokalisierten Salvage hin, der bislang nicht untersucht wurde. Daher zielt dieser Antrag darauf ab den Pyrimidin Salvage in Arabidopsis im Detail zu untersuchen. Dazu werden wir die biochemischen Charakteristika aller putativen Isoformen der entsprechenden gereinigten Proteine aufklären und deren subzelluläre Lokalisierung bestimmen. Weiterhin sollen Wachstumsanalysen der entsprechenden Mutanten auf synthetischen Medien in An- und Abwesenheit toxischer Substrat Analoga Hinweise auf die Beteiligung des jeweiligen Enzyms am Pyrimidin Salvage bieten. Putative Protein-Protein Wechselwirkungen plastidärer Salvage Enzyme werden mittels Co-IP und nachfolgender Massenspektrometrie analysiert. Aufgrund der subzellulären Organisation des Pyrimidinstoffwechsles in seiner Gesamtheit ist der Transport von Intermediaten speziell über die Plastidenhüllmembran erforderlich. Einige der zu fordernden Transportproteine sind jedoch noch unbekannt. Daher stellt deren Identifizierung und Untersuchung ein weiteres Ziel dieses Antrags dar. Abschließend stellen wir die Hypothese auf nach der Pyrimidin de novo Synthese und Salvage Reaktionen unterschiedliche räumliche Expressionsmuster aufweisen was den interzellulären Transport von Intermediaten notwendig macht. Dazu wollen wir die zelltyp-spezifische Expression ausgewählter Schritte beider Stoffwechselwege analysieren. Diese Hypothese zielt weiterhin darauf ab sogenannte reticulate Mutanten der Nukleotid de novo Synthese zu verstehen und unser Verständnis über die Notwendigkeit der vielen in Arabidopsis identifizierten, plasmamembranständigen Transporter für Nukleobasen und Nukleoside zu verbessern

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen