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Epigenetische Elongator-Genregulation in Pflanzen bei variierenden Lichtverhältnissen

Die Forscher untersuchen den Elongator-Proteinkomplex, der eine wichtige Rolle bei der Reaktion der Pflanzen auf Licht spielt.
Epigenetische Elongator-Genregulation in Pflanzen bei variierenden Lichtverhältnissen
Transkription ist ein grundlegender Prozess für die Produktion funktioneller Genprodukte, etwa von Proteinen oder RNA. Die RNA-Polymerase II (RNAP) treibt den Transkriptionsprozess an. Dadurch wird die Genexpression ausgelöst und werden DNA-Inhalte in RNA konvertiert. Der Elongator verbindet sich zur Aktivierung des Elongationsprozesses bei der Transkription durch Histon-Modifikation mit dem RNAP-Enzym. Histome sind Proteine, die sich im Zellkern mit der DNA verbinden und zur Aufrechterhaltung der Chromosomenstruktur beitragen.

Auch wenn der Elongator ein positiver Regulator des Pflanzenwachstums ist, weiß man wenig über die durch ihn und seine Protein-Interaktoren betroffenen Gene. Das von der EU geförderte Projekt LIGHTER untersuchte die Rolle und die Interaktionen des Elongators während des Transkriptionsprozesses bei Pflanzen unter unterschiedlichen Lichtbedingungen. Mittels Hypokotyluntersuchung wurde die Reaktion auf Dunkelheit, rotes, dunkelrotes und blaues Licht beurteilt.

Die Wissenschaftler des LIGHTER-Projekts testeten und verglichen mittels Microarrays das Pflanzgut mit Elongator-Mutanten mit Wildtyp-Pflanzen und analysierten ihre Transkriptome. Das Transkriptom ist die Summe der gesamten in einer Zelle vorhandenen RNA. Die Mutantenkeimlinge wurden aufgrund ihrer Struktur und ihrer Form sowie ihrer Reaktion auf Licht charakterisiert. Durch die Untersuchung der Pflanzenentwicklung in heller und dunkler Umgebung konnten die durch den Elongator betroffenen lichtempfindlichen Gene bestimmt werden. Die Ergebnisse zeigten auch, wie der Elongator mit den Fotorezeptoren (etwa den Phytochromen A und B) interagiert, sowie die zugehörigen Signalwege.

Durch Tandem Affinity Purification (TAP) mit nachfolgender Massenspektrometrie wurde die Identifikation von 50 potenziellen Protein-Interaktoren des Elongators ermöglicht. Hierzu gehören RNA-bindende Proteine, Untereinheiten des 26S-Proteasoms und lichtabhängige Proteine.

Die Projektergebnisse sollten die epigenetische Genregulation in Pflanzen aufgrund von Histonveränderungen durch den Elongator bei unterschiedlichen Lichtbedingungen erhellen. Das Verstehen der Rolle des Elongators und seiner Interaktionen mit Proteinen, Fotorezeptoren und lichtinduzierten Signalwegen wird zur Entwicklung präziser Modelle beitragen. Es wird erwartet, dass sich grundlegende Prozesse wie die zirkadiane Uhr, Fotomorphogenese, Fotosynthese und Blattentwicklung adäquat durch diese Modelle beschreiben lassen.

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