Funktionen der Cytidintriphosphat-Synthase und der Inosinmonophosphat-Dehydrogenase in der Balancierung der Nukleotid-Pools und der Genomintegrität

• Antragsteller: Dr. Torsten Möhlmann
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenphysiologie
• Förderung: Förderung seit 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 421182581

Die Nukleotidbiosynthese ist ein dynamischer Prozess der besonders während Wachstumsphasen und der Anpassung an abiotischen Stress, wie z.B. Kälte, hochreguliert wird, um somit den Anforderungen an die Synthese von Nukleinsäuren gerecht zu werden. Die Bereitstellung von (deoxy-)CTP and (deoxy-)GTP spielt eine Schlüsselrolle in diesem Prozess, da diese Moleküle typischerweise unter den Nukleotiden gering abundant sind. Die Proteinfamilien der Cytidintriphosphat Synthasen (CTPS) und der Inosinmonophosphat Dehydrogenasen (IMPDH) sind stellen die wesentlichen Aktivitäten für die Bereitstellung von CTP und GTP dar. Unter den fünf CTPS Isoformen in Arabidopsis, konnte CTPS2 als hauptverantwortlich für die Bereitstellung von CTP für die chloroplastidäre RNA- und DNA- Synthese identifiziert werden. Die Ursache für diese besondere Funktion der CTPS2 ist nicht ganz verstanden, wir schlagen daher vor eine detaillierte Analyse vorzunehmen. Diese umfasst die biochemschie Charakterisierung der CTPS2 sowie verschiedene Komplementationsansätze. So soll geklärt werden, ob die spezifische Expression oder die biochemische Eigenschaft dieser Isoform im Vordergrund steht. Zwei kürzlich von uns charakterisierte IMPDH Isoformen werden in diese Analyse mit einbezogen. Interessanterweise zeigen IMPDH2 T-DNA Mutanten einen ähnlichen Phänotyp auf wie CTPS2 amiRNA Linien, was nahelegt das diese zwei Isoformen für die Balancierung der Nukleotid-Pools von zentraler Bedeutung sind. In diesem Projekt ist die Zusammenarbeit vorgesehen mit den Arbeitsgruppen von Claus-Peter Witte (Universität Hannover) bezüglich der (deoxy-)Nukleotidgehalte in Mutanten sowie mit der AG Julia Bornhorst (Universität Wuppertal) zur Analyse von DNA-Schäden in Mutanten nach Provokation durch abiotische Stimuli wie z.B. UV-Licht. Weiterhin werden wir eine direkte Interaktion von CTPS und IMPDH testen, die eine Koregulation der entsprechenden Enzymaktivitäten erlauben würde und so auch schon in Tieren gezeigt wurde.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen