Mit verschiedenen in silico-, in vitro- und in planta-Methoden wollen wir die Rolle der lncNATs innerhalb von Multigenfamilien in Arabidopsis thaliana aufklären. Dafür erzeugen wir entsprechende Reporter-, Überexpressions-, Knock-down- und Knock-out-Linien. Entstehende lncNATs und ihre potentiellen Targetgene sollen anschließend mit einer Kombination aus Molekularbiologie, Biochemie, Transcriptomics, Proteomics und Bioinformatik charakterisiert werden. Unsere Untersuchungen an zwei lncNATs, die die Gene der Uridindiphopsphat-Glykosyltransferase (UGT)-Genfamilie überlappen und einer weiteren lncNAT, die ein Gen der AUX/IAA-Proteinfamilie abdeckt, vermitteln einen Einblick in die Wirkungsweise der lncNATs im Zusammenspiel mit Multigenfamilien.
Funktionelle Charakterisierung
von lncNATs in Multigenfamilien von A. thaliana
Laut unserer Hypothese führt die Co-Expression von lncNATs zur Produktion von kleinen RNAs und zur Downregulation sowohl von primären Target-Genen als auch von ihnen nahe verwandten sekundären Target-Genen. Das konnte mit transienten Expressions-Assays in Tabakblättern gezeigt werden. In A. thaliana kommen wir hingegen zu abweichenden Ergebnissen. Hier zeigten die Über- und auch die Unterexprimierung der lncNATs keinerlei Einfluss auf das Expressionsniveau der gleichen Zielgene. Das deutet zumindest in diesem Fall darauf hin, dass ein Silincing der haus-eigenen Gene über diesen Mechanismus nicht erfolgt – was eine mögliche Erklärung dafür ist, dass sense- und antisense-Gene in bestimmten Geweben co-exprimiert werden können.
Dennoch kann eine Änderung der lncNATs-Expressionsniveaus morphologische Veränderungen auslösen. Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Überexpression und Downregulation von UGT-Gen-überlappenden lncNATs zu Pflanzen mit vergrößerter bzw. verkleinerter Rosettenfläche führen. Mikroskopische Analysen der Blätter zeigten, dass dieser Phänotyp eine Folge von veränderten Zellgrößen ist. Der Effekt ist an den Blattstielen, wo die lncNATs exprimiert werden, stärker ausgeprägt. Dieser Phänotyp ist nach unseren Erkenntnissen auf das RNA-Molekül an sich zurückzuführen und wird nicht über andere Mechanismen, etwa über lncNAT-Peptide, reguliert.
Eine weitere von uns untersuchte lncNAT moduliert durch cis-Regulation die Expression eines sense-Genes, das an der Salz-Stress-Reaktion und an der Abwehr des Pathogens Botrytis cinerea beteiligt ist. Zudem gibt es erste Hinweise, dass die dritte von uns erforschte lncNAT in trans wirkt und die Translation der zugehörigen sense-RNA reguliert.
Identifizierung von lncNAT-Interaktionspartnern
Manche lncRNAs wirken über die Interaktion mit Proteinen. Die Identifizierung dieser Interaktionspartner ist daher von großer Bedeutung für die Aufklärung der biologischen Prozesse, an denen die lncRNAs beteiligt sind. Wir haben eine RNA-basierte Präzipitationsmethode mit synthetisierten lncNATs als Köder entwickelt, mit der wir potentielle Interaktionspartner fischen wollen. Zusätzlich haben wir mit verschiedenen transgenen Linien einen in vivo-Ansatz etabliert, bei dem die lncNAT-Protein-Bindungspartner durch Vernetzung fixiert und anschließend isoliert werden können. Die Identifizierung der interagierenden Proteine erfolgt mittels Massenspektrometrie.
Kooperationsprojekt: RNA-basierte Werkzeuge für den Pflanzenschutz
Im Projekt „Eine neue Technik zum Schutz von Pflanzen vor Virusinfektionen“ arbeiten wir eng mit Prof. Behrens von der Martin-Luther-Universität zusammen. Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung von Pflanzen mit erhöhter Resistenz gegen Krankheitserreger. Das Projekt konzentriert sich auf Einsatz, Design und Optimierung von RNA-basierten Tools zur Kontrolle von Virusinfektionen. Bisher konnten wir in diesem Rahmen mit in silico- und in vitro-Ansätzen kleine, für Impfzwecke geeignete RNAs aus Viren isolieren und ihre Aktivität in planta bestätigen. Diese erfolgreiche Strategie soll nun für die Bekämpfung weiterer Pflanzenpathogene optimiert werden.
Diese Seite wurde zuletzt am 17 Jan 2013 27 Nov 2019 27 Nov 2019 27 Nov 2019 27 Nov 2019 geändert.