Projektgruppe: Dr. Heike Holländer-Czytko
In Pflanzen können bei Metalldefizienz oder bei Überschuss von Metallen eine Reihe von Genen detektiert werden, deren Expression herunter- oder hochreguliert wird. Zu diesen Genen gehören die Zinktransporter HMA4 (Heavy Metal ATPase4), die Zink in das Xylem der Pflanzen pumpen und Nicotianamin-synthasen, die den Metallchelator Nicotianamin aus S-Adenosylmethionin synthetisieren. In unserer Gruppe haben wir die cDNAs dieser Proteine sowohl aus der Modellpflanze Arabidopsis thaliana als auch aus der Metalle hyperakkumulierenden nahen Verwandten Arabidopsis halleri kloniert. Ziel ist die Expression und Charakterisierung der Proteine. Außerdem klonieren und exprimieren wir Domänen der Proteine, um Antikörper gegen diese Domänen herzustellen.
Zur Erforschung der Regulation der Metallhomöostase erstellen wir gentechnisch veränderte Pflanzen von A. halleri, die wir durch Kokultivierung von Wurzel- oder Blattstücken mit Agrobacterium tumefaciens, das entsprechende Konstrukte enthält, gewinnen. Eine große Kollektion bereits transformierter, steriler A. halleri Linien, die im Laufe der Jahre im Labor von Prof. Krämer entstanden sind, wird erhalten. Mit Hilfe dieser transgenen Linien ist es möglich, durch Überexpression oder Herunterregulation von relevanten Proteinen und Transportern deren Rolle in der Metallhomöostase zu erforschen. Auch sind so Studien zur Lokalisation der Proteine möglich.
Abb: 1: Regeneration von A. halleri nach Transformation mit A. tumefaciens
Ein weiteres Interessengebiet bilden Oxylipin-regulierte Proteine, Transaminasen (TAT) und Cystinlyasen (CL) aus A. thaliana, die wir kloniert haben. Diese Enzyme sind in die Tocopherolbiosynthese sowie möglicherweise in den Methioninzyklus und die Eisen/Schwefel-Proteinbiosynthese involviert. Die Enzyme wurden auf dem Proteinlevel charakterisiert und Transkriptions- und Proteinlevel nach Induktion durch Oxylipine und in Stresssituationen untersucht. Die subzelluläre Lokalisation konnte mit Hilfe von eGFP-Fusionsproteinen (enhanced green fluorescent protein) gezeigt werden.
Abb. 2: Lokalisation von eGFP, TAT-eGFP und CL-eGFP in Tabakzellen nach transienter ballistischer Transformation
