Kalzium-abhängige Proteinkinasen, CDPKs

Kalzium ist ein universales Signalmolekül, dessen intrazelluläre Konzentration in Mensch, Tier und Pflanze kontinuierlichen, zeitlich und räumlich definierten Veränderungen unterliegt. Diese Unterscheide in der intrazellulären Konzentration spiegeln exogene Stress- oder endogene Entwicklungsprozesse. Kalzium-abhängige Proteinkinasen (engl. CDPK) sind modular aufgebaute Enzyme und vereinen in einem Molekül eine Kalziumsensordomäne und eine Proteinkinase als Effektordomäne. Die CDPK-Genfamilie ist spezifisch für Pflanzen und einige Protisten. Unsere Arbeitsgruppe untersucht in drei Projektbereichen die Funktion von CDPKs in der frühen Dekodierung von Kalziumsignalen und deren Übersetzung in zielgerichtete Proteinphosphorylierungen. Diese sind der Ausgangspunkt für Signalkaskaden, welche der späten, langanhaltenden und sich in der gesamten Pflanze ausbreitenden Stresstantwort und Pathogenresistenz zugrunde liegen.

Der Projektbereich biochemische Regulation legt den Fokus, am Beispiel ausgewählter CDPK Enzyme, auf Mechanismen, welche die Enzymaktivität durch Kalziumbindung, Proteinfaltung und post-translationale Modifikationen z. B. durch Phosphorylierung kontrollieren. Der Projektbereich Pflanzenabwehr untersucht die Integration von CDPKs in Signalkaskaden, die auf biotischen Stress folgen und zur Aktivierung von lokalen und systemischen Resistenzantworten führen. Im Projektbereich biotechnologischer Transfer werden grundlegende Mechanismen der CDPK-vermittelten Wachstums- und Entwicklungsprozesse untersucht, die langfristig in biotechnologische Fragestellungen münden sollen.