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UDP-glucose 4-Epimerase Regulation

Projektleitung
Seifert Georg, Projektleiter/in
Laufzeit:
01.10.2009-30.09.2014
Art der Forschung
Grundlagenforschung
Mitarbeiter*innen
Beteiligte BOKU-Organisationseinheiten
Institut für Pflanzenbiotechnologie und Zellbiologie
Institut für Pflanzenschutz
Gefördert durch
Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF) , Sensengasse 1, 1090 Wien, Österreich
Abstract
Die Bedeutung von transkriptioneller und post-translationaler Kontrolle von UDP-glucose 4-epimerase in the pflanzlichen Zellwand-Biosynthese

Georg J. Seifert FWF Antrag

Jede Pflanzenzelle ist von einer Zellwand bestehend aus hochmolekularen Zuckermolekülen umgeben. Einerseits sind Zellwände für alle Lebensvorgänge von Pflanzen von zentraler Bedeutung und stellen andererseits den wichtigsten nachwachswenden Rohstoff der Erde dar. Gleichzeitig gehören Zellwände zu den komplexesten bekannten biologischen Materialien. Diese Komplexität schlägt sich in einer überraschend hohen Anzahl von pflanzlichen Genen nieder, welche dem Aufbau und der Umformung von Zellwandmolekülen dienen. Zum Beispiel ist die unerwartet hohe genetische Diversität der Nukleotidzucker-stoffwechsel Enzyme (NSE), welche essentielle Vorstufen zur Zellwand biosynthese herstellen, ein bis jetzt unerklärtes Phänomen, das spezifisch bei Pflanzen auftritt. Hier wird vorgeschlagen, dass die Kontrolle der NSE den Einbau von Zuckermolekülen in Zellwände reguliert. Durch Reaktion von Transkription, Enzymaktivität und Enzymlokalisierung der NSE auf Entwicklungs-, Stoffwechsel- und Umwelteinflüsse werden zelluläre Signalverarbeitungssysteme, Stoffwechsel und Zellwandstruktur dynamisch verbunden. Durch molekulargenetische biochemische und zellbiologische Untersuchungen wurden bereits individülle Funtkionen spezieller, für NSE kodierender, Gene nahegelegt. Jedoch ist der Mechanismus dieser Spezifizität völlig unbekannt. Sowohl die Grobkontrolle der Gentranskription als auch die Feinkontrolle von Enzymaktivität und Lokalisation wurden bisher vorgeschlagen. Das Enzym UDP-glucose 4-epimerase (UGE) ist für die Biosynthese von UDP-galactose und somit für eine Grosse Vielfalt von Zellwand- und anderen Kohlehydraten notwendig. Die Familie der UGE Gene von Arabidopsis thaliana stellt ein gut charakterisiertes Modell der NSE Spezialisierung dar. Das vorgeschlagene Projekt soll den Mechanismus der Regulation der Zellwand Biosynthese durch UGE Gene erforschen. Durch direkten Vergleich artifizieller genetischer Varianten von UGE genen soll die relative Rolle transkriptioneller und post-translationaler Kontrolle insbesonders der Einfluss von Proteinphosphorylierung bestimmt werden. Durch die hierbei gewonnenen grundlegenden Einsichten in die Kontrolle der pflanzlichen Zellwand-Biosynthese wird ein Wissensfeld mit grosser Bedeutung für die menschliche Gesellschaft besser beleuchtet.
Schlagworte
Pflanzenzucht;
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