Strukturelle Glycomische Analyse der Pflanzenzellwand

Kohlenhydrate, auch Glykane genannt, sind die am häufigsten vorkommenden Biopolymere auf der Erde. Sie sind essenziell für alle bekannten Lebewesen, aber ihre Bedeutung ist vielleicht bei Pflanzen am augenfälligsten. Diese nutzen Glykane als ihr Hauptbaumaterial und umhüllen ihre Zellen mit einer komplexen Glykanwand, die für ihr Wachstum, ihre Abwehr und ihre interzelluläre Kommunikation von zentraler Bedeutung ist. Die pflanzliche Zellwand ist jedoch auch außerordentlich komplex, und die molekulare Struktur ihrer zahlreichen Glykanbestandteile ist nach wie vor kaum verstanden, da herkömmliche Analysemethoden mit der immensen Komplexität dieser Moleküle überfordert sind. Dieses Projekt zielt darauf ab, die Struktur der Glykane in der Pflanzenzellwand (wie Hemicellulosen, Pektinen und Arabinogalactanen) durch die Entwicklung neuartiger Analysemethoden auf Basis der Ionenmobilitäts-Massenspektrometrie (IM-MS) zu entschlüsseln. Die Auflösung isomerer Strukturen und die Identifizierung neuartiger Strukturmotive in pflanzlichen Polysacchariden sind zentrale Herausforderungen, die es zu bewältigen gilt, um ein besseres Verständnis der Zellwandstrukturen zu erlangen. Um dies zu realisieren, werden wir zunächst multidimensionale LC-IM-MS-Workflows entwickeln und eine pflanzliche Glykan-Datenbank aufbauen, die auf der einzigartigen Sammlung synthetischer pflanzlicher Oligosaccharid-Standards der Pfrengle-Gruppe basiert. Diese Methode wird dann zur Untersuchung von Arabidopsis thaliana-Mutanten mit Zellwanddefekten angewendet, um die Rolle bestimmter Gene bei der Bildung definierter Strukturmotive in der Pflanzenzellwand aufzudecken. Durch die Gewinnung molekularer Einblicke in die wichtigsten strukturellen Bausteine der Zellwand wird unser Projekt grundlegende Erkenntnisse liefern, die unser Verständnis der Zellwandbildung und der Struktur-Funktions-Beziehungen, die ihre vielfältigen Aufgaben in Pflanzen von der Entwicklung bis zur Immunität bestimmen, voranbringen werden.