Pflanzlicher Fettsäuremetabolismus und intrazellulärer Lipidtransport

• Antragsteller: Dr. Martin Fulda
• Fachliche Zuordnung: Biochemie und Biophysik der Pflanzen ; Pflanzenphysiologie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 279044026

Einführung Im pflanzlichen Metabolismus erfüllen Fettsäuren unterschiedlichste Funktionen als strukturelle Komponenten, als Kohlenstoffspeicher und als Signalsubstanzen. Die vielfältigen Funktionen erfordern ein komplexes regulatorisches Netzwerk, um Angebot und Verbrauch in den verschiedenen Stoffwechselwegen des Fettsäuremetabolismus aufeinander abzustimmen. Diese Regulation umfasst Kontrolle über die Biosynthese der Fettsäuren, ihre Aktivierung, und über den Transport der Fettsäuren innerhalb der Zelle. Ziele Der intrazelluläre Transport und die enzymatische Aktivierung der Fettsäuren sind Eckpunkte des regulatorischen Netzwerks des Fettsäuremetabolismus und beide Aspekte sollen in dem beantragten Projekt bearbeitet werden. Das ER und die Plastiden sind zentrale Orte des pflanzlichen Lipidmetabolismus und der Transport von Substraten zwischen beiden Kompartimenten hat sich als absolut essentiell erwiesen. Ein Fokus des beantragten Projekts liegt auf der Identifizierung von neuen Komponenten der Lipid-Transport Maschinerie, die bislang zu großen Teilen unverstanden ist. Ein weiteres Teilprojekt wird sich mit der Bedeutung von freien Fettsäuren für die Regulation der Transkription beschäftigen. Die metabolische Verfügbarkeit von Fettsäuren im Zytoplasma ist eng verknüpft mit ihrer enzymatischen Aktivierung durch Acyl-CoA Synthetasen (LACS). In einem weiteren Teilprojekt sollen LACS-Mutantenlinien mit veränderter Fettsäureverfügbarkeit verwendet werden, um Einblicke in das komplexe Netzwerk des pflanzlichen Fettsäuremetabolismus zu gewinnen. Methode Wir haben kürzlich eine Mutante aus Arabidopsis isoliert, die charakterisiert ist durch eingeschränkten Lipidtransport zwischen ER und Plastiden und durch erhöhte Konzentrationen von freien Fettsäuren. Wir werden diese Mutante mittels Gesamt-Transkriptom-Shotgun-Sequenzierung (RNA-seq) analysieren, um neue Komponenten der Lipidtransport-Maschinerie zu identifizieren. Im Rahmen dieses Experiments werden wir außerdem die Effekte von hohen Konzentrationen von freien Fettsäuren auf das Transkriptom untersuchen. Als alternative Methode zur weiteren Charakterisierung der Lipidtransport-Maschinerie werden wir Immuno-Affinitätsreinigung von modifizierten, am Transport beteiligten Proteinen durchführen, um auf diese Weise assoziierte Proteine zu identifizieren. In Arabidopsis haben wir funktionale Redundanz zwischen den Isoenzymen festgestellt, die für die Aktivierung von Fettsäuren verantwortlich sind. Um dennoch einen revers-genetischen Ansatz zu ermöglichen, haben wir eine Kollektion von Mehrfachmutanten erzeugt, die über 130 Linien umfasst. Mutanten mit prägnanten Phänotypen sollen durch eine Kombination von biochemischen, genetischen und zellbiologischen Methoden untersucht werden, um die biologischen Rollen von speziellen Fettsäurepools zu verstehen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen