Pflanzenphysiologie
In der Abteilung Pflanzenphysiologie ( Prof. Dr. Nico Dissmeyer) wird erforscht, weshalb manche Eiweiße (Proteine) sich lange in Zellen aufhalten und ihre Funktionen ausführen können, wohingegen andere Proteine sehr kurzlebig sein können - und damit auch nur eine überschaubare Wirkdauer haben.
Molekulare Steuerung veränderlicher Proteinkonzentrationen und physiologische Bedeutung
Der Fokus unserer Arbeit liegt im gerichteten Proteinabbau in mehrzelligen Organismen und dessen physiologischer Bedeutung sowie Phänotypen, die durch gestörte Proteinqualitätskontrolle einhergehen. Wir interessieren uns für Enzym–Substrat-Interaktionen und biotechnologische Anwendungen schaltbarer Proteindegradierung in Pflanzen. Wir haben posttranslationelle Modifikationen im Fokus und testen pflanzliche Reaktionen auf Stresse, die sich dynamisch auf Ebene aktiver, funktioneller Proteine manifestieren.
Biochemische Untersuchung der Proteinhomöostase – im Reagenzglas und in lebenden Pflanzen
Unsere Fragen beantworten wir mit biochemischen, genetischen, zell- und molekularbiologischen Methoden, oft in pflanzlichen Modellsystemen oder mit Hilfe von Mikroorganismen, zellfreien In-vitro-Systemen oder tierischen Zellkulturen. Viele Experimente führen wir in intakten Pflanzen, bspw. Ackerschmalwand oder Tabak durch.
Wozu kurzlebige Proteine in den Zellen? Und langlebige?
Unsere Arbeiten zielen auf eine detaillierte Beschreibung und funktionelle (molekulare) Analyse komplexer Netzwerke der pflanzlichen Proteinqualitätskontrolle ab. Dabei untersuchen wir, welche biologischen Funktionen sie ausübt und mit welchen Problemen bei Fehlern (Mutationen) zu rechnen ist. Die zentralen Fragestellungen zu Proteinerkennung, -(de)stabilisierung und -abbau sind in drei Kernbereiche und langfristige Ziele unterteilt. Sie befassen sich
- in Kernbereich I mit molekularen Bestandteilen der pflanzlichen Proteinqualitätskontrolle,
- in Kernbereich II mit Substraten dieser molekularen Netzwerke und
- in Kernbereich III mit der biotechnologischen Anwendung einer gerichteten Proteinexpression in Pflanzen.
Forschungsergebnisse – der N-Degron-Pathway in der Entwicklungsbiologie
Das Protein BIG BROTHER reguliert Zellproliferation und Gesamtgröße von Organen wie Blättern. Es wird durch mehrere molekulare Schritte zu einem Substrat der E3-Ubiquitin-Ligase PROTEOLYSIS1 (PRT1) - und damit einem Substrat des N-Degron-Pathways. Dieses molekulare Zusammenspiel ist eine Rückkopplung zentraler genetischer Faktoren der Zelldifferenzierung durch Proteostase.
