Förderprojekte

Förderbeginn 01.01.2019

Hochaufgelöste Bildgebung von Mikrotubuli Dynamiken und rechnergestützte Modellierung

Prof. Dr. Farhah Assaad
Technische Universität München
School of Life Sciences Weihenstephan WZW

Prof. Dr. David Erhardt
Carnegie Institution for Science
Plant Biology

Das Verständnis von dynamischen Veränderungen in Mikrotubulianordnungen und in Protein-Protein Interaktionen als Antwort auf entwicklungsbedingte oder umwelttechnische Signale ist essentiell, um adaptive Reaktionen von Pflanzen zu verstehen. Einige Eigenschaften der Mikrotubulidynamik in Pflanzen sind einzigartig. Erstens sind MTOC pleiotrop und nicht zentral. Zweitens sind das Minus- und das Plus-Ende in pflanzlichen Zellen dynamisch, während das Minus-Ende in tierischen Zellen stabil und das Plus-Ende dynamisch ist. Da das pflanzliche Minus-Ende an unterschiedlichen Positionen, zu unterschiedlichen Zeitpunkten nukleiert werden kann, und da es nicht stabil ist, ist es wahrscheinlich, dass Fangmechanismen und Membrananker am Plus-Ende eine besondere Rolle für die Stabilität von höher geordneten Mikrotubulianordnungen in Pflanzen spielen. Um die Rolle von Membranen in ordnenden Mikrotubuli in Pflanzen genauer zu beleuchten, wurden in unserer Gruppe Immunopräzipitationsexperimente mit massenspektrometrischer Auslesung durchgeführt (IP-MS). Mit diesem Ansatz konnten interessante Interaktionen zwischen einem membranassoziierten Komplex (TRAPPII) und einem mikrotubuliassoziierten +TIP Protein nachgewiesen werden (MAP65). Einer unserer wichtigsten wissenschaftlichen Ziele ist es, die Regulation, Dynamik und Auswirkungen der TRAPPII-MAP65 Interaktionen in Pflanzenzellen während der Zellteilung und nach Bestrahlung mit blauem Licht zu verstehen. Dafür sollen Transgene mithilfe von Kombination von Mutationen oder von Markern für FRET-Experimente hergestellt werden, sowie des Weiteren zielgerichtete Phosphovarianten an den TRAPPII oder MAP65 Loki. Diese sollen am Carnegie während unterschiedlicher Zellzyklusstadien oder nach Blaulichtstimulation mikroskopiert werden und mit Bildanalyse- und rechnergestützter Modellierungssoftware analysiert werden, die in der Gruppe von Prof. Ehrhardt am Carnegie Institut des Stanford Campus entwickelt wurden. Dave Ehrhardts Labor war im Gebiet der Pflanzenzellbiologie über das letzte Jahrzehnt führend. Seine Expertise im Bereich der Mikrotubulidynamik ist umfangreich, welche auch quantitative Mikroskopie der Mikrotobuli Nukleation, des Treadmillings, der Depolymerisation und des Severings umfasst.