Intracellular targeting and in vivo function of plant myosins

• Applicant: Privatdozent Dr. Elmon Schmelzer
• Subject Area: Plant Cell and Developmental Biology
• Term: from 2005 to 2008
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5404236

Myosins are actin-based motor proteins occurring in all eucaryotes where they serve fundamental functions in cell motility, intracellular transport, signalling, cell division, and morphogenesis. Concerning plant myosins, only little information is available about structure and only guesses about function. The myosins of higher plants are so called unconventional myosins opposing the well studied conventional muscle myosin. They form a clade of their own and belong to two classes (VIII, XI) of the all-together 18 classes of the myosin superfamily. A process where myosins may play important roles is cell polarisation and papilla formation in pathogen defence. We suggest to use this process as model system for the characterisation of the functioning of specific plant myosins. Selected myosins will be transgenetically expressed as GFP-tagged molecules in Arabidopsis thaliana und Hordeum vulgare. The dynamics of intracellular distribution of these myosins during cell polarisation will be monitored. The function regarding pathogen response will be tested by "gene silencing" or/and by "knock out" lines. Putative interacting proteins will be identified and characterised. Zusammenfassung: Myosine sind aktinabhängige Motorproteine, die in allen Eukaryonten vorkommen und grundlegenden Funktionen dienen, wie Zellbewegung, intrazellulärer Transport, Signalübermittlung, Zellteilung, und Zellmorphogenese. Struktur und Funktion pflanzlicher Myosine sind bisher wenig untersucht. Die Myosine höherer Pflanzen sind sog. unkonventionelle Myosine und scheinen lediglich 2 der insgesamt 18 verschiedenen Klassen anzugehören. Einige Hinweise deuten daraufhin, dass pflanzliche Myosine bei Organelltransport und interzellulärer Kommunikation beteiligt sind. Ein Prozess, bei dem solche Funktionen eine wichtige Rolle spielen könnten, ist die Zellpolarisierung und Papillenbildung als Abwehrmaßnahme von Pflanzen gegen pilzliche Infektion. Daher wird im vorliegenden Antrag vorgeschlagen, diesen Prozess als Modell für den Nachweis der Funktion spezifischer Myosinmoleküle zu benutzen. Ausgewählte Myosine sollen als GFP-Fusionsproteine transient oder stabil in Arabidopsis thaliana und Hordeum vulgare exprimiert und visualisiert werden. Die Dynamik der Intrazellulären Lokalisation während der Zellpolarisierung soll dann verfolgt und ihre Funktion bezügl. Pathogenabwehr durch "gene silencing" bzw. "knock-out"-Pflanzen nachgewiesen werden. Mögliche Interaktionspartner sollen identifiziert und die Interaktion in vivo verifiziert bzw. sichtbar gemacht werden.

• DFG Programme: Research Grants