Lehrstuhl Systembiologie der Pflanzen

3. Charakterisierung neuer Mutanten der Gibberellin-Antwort (AG Claus Schwechheimer)
Lehrstuhl Systembiologie der Pflanzen
Prof. Dr. Claus Schwechheimer, Erika Isono, Ph.D., Dr. Pascal Falter-Braun
Emil-Ramann-Str. 4, WZW, TUM
Am LS Systembiologie der Pflanzen interessieren wir uns für entwicklungs- und zellbiologische
Fragestellungen bei der Modellpflanze Arabidopsis thaliana, die wir mit Hilfe von –omics
Technologien wie Genomics, Proteomics, Transcriptomics und Interactomics bearbeiten.
Schwerpunkte unserer Arbeiten stellen folgende Themenbereiche dar, zu denen wir B.Sc. und
M.Sc.-Arbeiten sowie Forschungspraktika (6 Wochen) mit unterschiedlichen technologischen
Schwerpunkten anbieten.
Anmeldung jederzeit: [email protected]; 08161/712880
Methoden: PCR, Klonierungen, Mutagenese, quantitative Real-Time PCR, Auwertung
von/gegebenenfalls Durchführung von Microarrayanalysen, Westernblot, physiologische
Untersuchungen etc.
Hintergrund: Das Pflanzenhormon Gibberellin fördert die Samenkeimung, das
Streckungswachstum, den Blühzeitpunkt und viele andere Prozesse der pflanzlichen
Entwicklung. Wir haben in der Vergangenheit zur Charakterisierung der GibberellinSignaltransduktion bei Arabidopsis beigetragen. Jetzt wollen wir verstehen, wie das GibberellinSignal auf zellulärer Ebene in gerichtetes Wachsum umgesetzt wird, und ob neue in Arabidopsis
identifizierte Signalproteine auch in anderen Pflanzen funktionell konserviert sind. Hierzu haben
wir mit Hilfe von Microarrays Gibberellin-regulierte Transkripte identifiziert und untersuchen nun
die Funktion dieser Gene in physiologischen und genetischen Experimenten.
Webseite: www.wzw.tum.de/sysbiol/
4. Charakterisierung von Phosphorylierungsmutanten der PIN Proteine (AG Claus
Schwechheimer)
1. Funktionelle Charakterisierung der posttranslationalen Modifikation durch Ubiquitin im
intrazellulären Proteintransport (AG Erika Isono)
Methoden: PCR, Klonierungen, Mutagenese, Konfokalmikroskopie, Proteinexpression und
Aufreinigung, Phosphorylierungsassays etc.
Methoden: PCR, Klonierungen, Proteinexpression, Hefe-two-hybrid Assay, Immunpräzipitation,
Westernblot, Konfokalmikroskopie, gegebenenfalls Massenspektrometrie etc.
Hintergrund: Die D6PK Proteinkinase phosphoryliert die Auxintransportproteine der PIN Familie,
reguliert dadurch deren Aktivität und entscheidende entwicklungsbiologische Vorgänge. Wir
haben die Aminosäuren identifiziert, die in den PINs durch D6PK phosphoryliert werden und
wollen diese nun funktionell in planta charakterisieren. Ähnlich wie PIN Proteine ist D6PK nur am
unteren Ende der Zellen an der Plasmamembran lokalisiert und wir interessieren uns dafür, wie
diese Polarität zustandekommt.
Hintergrund: AMSH Proteine gehören zur MPN+ Familie der deubiquitinierenden Enzyme. In
Arabidopsis führt der Verlust von AMSH Proteinen zu einer massiven Anreicherung von
Ubiquitin-Konjugaten und zu einem Verlust der Vakuolenbildung und Hemmung des
intrazellulären Proteintransports. Durch Mutantenanalysen und durch Aufreinigung der in den
amsh-Mutanten akkumulierenden Ubiquitinkonjugate wollen wir Aufschluss darüber gewinnen,
welche Proteine durch AMSH Proteine reguliert werden und welche zellbiologischen Prozesse
AMSH durch Deubiquitinierung reguliert. Ein weiterer interessanter Aspekt dieser Arbeiten liegt
in der Aufschlüsselung der unterschiedlichen Substratspezifitäten der verschiedenen AMSH
Proteine gegenüber Ubiquitin und der zellbiologischen Analyse der Lokalisierung von AMSHProteinen sowie deren Interaktoren.
2. Nachweis und funktionelle Charakterisierung der posttranslationalen
Modifikation an Kandidatenproteinen (AG Claus Schwechheimer)
Methoden: PCR, Klonierungen, Proteinexpression, Immunpräzipitation,
Konfokalmikroskopie, gegebenenfalls Massenspektrometrie etc.
NEDD8-
Westernblot,
Hintergrund: Ähnlich wie Ubiquitin kann NEDD8 an andere Proteine angeheftet werden und
verändert damit deren Aktivität. Für das bei allen Eukaryoten vorkommende NEDD8 ist bisher,
mit ganz wenigen Ausnahmen, nur eine Proteinklasse als NEDD8-modifiziert beschrieben, die
Cullin-Untereinheiten von E3 Ligasen. Wir konnten Hinweise dafür bekommen, dass es in
Arabidopsis neben den Cullinen vermeintlich sehr viele NEDD8-Konjugate gibt, die wir nach
Aufreinigung mit Hilfe von Massenspektrometrie identifiziert haben oder auch noch identifizieren
wollen (Zusammenarbeit LS Küster). Die anschließende Überprüfung der Ergebnisse aus den
Proteomicsstudien und die funktionelle Charakterisierung der Neddylierung stehen im
Mittelpunkt unserer momentanen Anstrengungen.
5. Funktionelle Untersuchung der Netzwerkhubs LSU1/LSU2 in Nährstoffmangel und
Infektion (AG Falter-Braun)
Methoden: Charakterisierung
Fluoreszenz-Komplementierung
Mikroskopie, Infektionsassays
von genetischen knock-outs, Klonierung, Bimolekulare
(Split-YFP), Protoplastenisolation und Transformation,
Hintergrund: Im Zusammenhang mit Pathogeninfektionsexperimenten sind zwei LSU Proteine
als zentrale “Hubs” im Interaktionsnetzwerk identifiziert worden, die von evolutionär weit
voneinander entfernten Pathogenen in ihrer Funktion beeinflusst werden. Trotz der zentralen
Position von LSU Proteinen sind deren Funktion und der Zweck der Manipulierung durch
Schädlinge nicht untersucht.
6. Etablierung und Anwendung von Reporterassays zur systematischen Untersuchung von
Transkriptionsfaktoren und deren Regulierung durch interagierende Proteine (AG FalterBraun)
Methoden: Klonierung, Reporterassays, Hefe- und ggf. Protoplastentransformation, WesternBlots
Hintergrund: In der Integration von entwicklungsspezifischen und Umwelt-Signalen spielen
Transkriptionsfaktoren (TFs) eine zentrale Rolle. Viele TFs werden von verschiedenen
Signalkaskaden reguliert, deren Signale miteinander verrechnet und integriert werden. Viele
Signalkaskaden und deren Effekte, auf auch bekannte TFs, sind allerdings noch immer
unbekannt. Die systematische Untersuchung der Regulierung von TFs durch teilweise
unbekannte
interagierende
Proteine
ermöglicht
die
Entdeckung
neuer
Signaltransduktionskaskaden.