Untersuchung der Beziehung zwischen Konservierung und Phosphorylierung von Serinen in der basischen Domäne pflanzlicher bZIP-Transkriptionsfaktoren

• Antragstellerin: Dr. Christina Chaban
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenphysiologie
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 452212357

Eine phosphorylierungsabhängige posttranslationale Regulation von bZIP-Transkriptionsfaktoren wurde in zahlreichen Organismen einschließlich Pilzen, Tieren und Pflanzen nachgewiesen. Verschiedene Gruppen von pflanzlichen bZIP-Faktoren besitzen ein unterschiedliches Muster von potentiell phosphorylierbaren Resten in ihrer hochkonservierten basischen Domäne, das von einem (Gruppen D, F, H) bis zu drei (Gruppen C, G, S) Resten reicht. Wir haben gezeigt, dass durch Substitution von den zwei am meisten konservierten Serinresten (Ser15 und Ser19 innerhalb der basischen Domäne), die in direktem Kontakt mit den Phosphodiesterbindung des DNA-Rückgrats stehen, zu Phospho-nachahmendem Aspartat die Wechselwirkung von bZIP-Faktoren mit ihrer DNA vollständig aufgehoben wird, während ihre anderen molekularen Eigenschaften unverändert bleiben. Darüber hinaus identifizierten wir die calciumabhängige Proteinkinase 3 (CPK3) als die stromaufwärts gelegene Kinase, die mit den C-Gruppenfaktoren im Zellkern interagiert und alle drei konservierten Serinreste des C-Gruppenmitglieds bZIP63 in vitro phosphoryliert. In Anbetracht der Tatsache, dass Ser11 in der basischen Domäne von bZIP63 auch in vivo phosphoryliert werden kann, schlagen wir nun vor, die Mechanismen für diese Phosphorylierungen und die Auswirkungen der derartigen Modifikation auf die Funktion des bZIP63-Proteins zu untersuchen. Eine cpk3-Funktionsverlustmutante und eine transgene Linie, die die konstitutiv aktive Form von CPK3 exprimiert, werden verwendet, um herauszufinden, welche Reste innerhalb der konservierten bZIP-Domäne von bZIP63 in vivo CPK3-Zielstellen sind und wie ihr Phospho-Status auf verschiedene Signale reagiert. Weiterhin werden die Auswirkungen dieser Phosphorylierung auf die Interaktion von bZIP63 mit DNA und mit (anderen) Proteinen, einschließlich der Dimerbildung, sowie auf die Aktivierung von bZIP63-Zielgenen untersucht. Insgesamt werden die erhaltenen Daten zu verstehen helfen, wie Signale, die von einer bestimmten Kinase durch Phosphorylierung auf bZIP63 übertragen werden, in das komplexe Netzwerk von funktionellen Reaktionen integriert werden können, die durch die miteinander verbundenen bZIP-Transkriptionsfaktoren gesteuert werden. Außerdem wird die wissenschaftliche Gemeinschaft von den erzeugten großen Datensätzen profitieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen