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AFB1-generated cGMP targets CNGC14 to trigger rapid auxin responses in plants

Descripción del proyecto

La ruta del monofosfato de guanosina cíclico promueve respuestas rápidas a la auxina en las plantas

La auxina es una hormona vegetal que, a diferencia de los mecanismos más lentos que actúan a través de la transcripción, provoca respuestas rápidas mediante un mecanismo que no depende de la transcripción. Una de estas respuestas es la inhibición rápida del crecimiento radicular. Sin embargo, las rutas y procesos bioquímicos que las sustentan son complejos y todavía no se comprenden del todo. El proyecto A-TARGET, que cuenta con el apoyo de las acciones Marie Skłodowska-Curie, retomará la línea de sus estudios previos, que sugieren que el monofosfato de guanosina cíclico (cGMP, por sus siglas en inglés), un segundo mensajero, desempeña un papel importante al desencadenar la entrada de calcio y las oscilaciones de calcio en el citosol. El objetivo del proyecto es probar la hipótesis de que el cGMP, activado de forma dependiente de la auxina, actúa como un segundo mensajero que actúa sobre los canales de calcio activados por nucleótidos cíclicos para promover respuestas rápidas a la auxina en las plantas.

Objetivo

Rapid auxin responses initiate cellular changes, which are important for rapid, auxin-induced root growth inhibition and root gravitropism. Accumulating evidence shows that these rapid responses are mediated by TIR1/AFB signaling: Auxin enters the cell by influx or diffusion and activates the AFB1; within seconds, AFB1 activates a trio of tightly connected rapid responses, including PM depolarization, CNGC14-dependent cytosolic Ca2+ increase, and apoplast alkalinization, which lead to rapid root growth inhibition. However, how AFB1 mediates these rapid cellular responses via CNGC14 remains unknown.
Until recently, my host lab found that TIR1/AFBs have additional Guanylate cyclase activity and that its product, cGMP, rapidly and transiently increases in roots after auxin treatment. Importantly, application of cell-permeable cGMP triggers cytosolic Ca2+ increase in a CNGC14-dependent manner and rapid root growth inhibition in Arabidopsis. These observations collectively imply a linear AFB1 - cGMP - CNGC14 - Ca2+ non-transcriptional signaling pathway, which explains well at least part of the mysterious rapid auxin responses. However, how the auxin perception product, cGMP regulates CNGC14 and orchestrates Ca2+ influx is still unclear in planta. Thus, filling this major knowledge gap is eagerly awaited and will open entirely new possibilities for a mechanism of cytosolic Ca2+ oscillation in planta.
In this proposed research, I aim to test the hypothesis that AFB1-generated cGMP acts as a second messenger, targeting CNGC14 to trigger rapid auxin responses in plants. We will i) clarify the binding between cGMP and CNGC14 in vitro and in vivo; ii) test the importance of cGMP binding to CNGC14 functions in plants; iii) explore the mechanism, by which cGMP regulates CNGC14.
My investigation will not only be a significant step in our understanding of non-transcriptional auxin mechanisms but will have huge implications for other rapid, Ca2+-dependent cellular responses.

Ámbito científico (EuroSciVoc)

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Palabras clave

Programa(s)

Tema(s)

Régimen de financiación

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Convocatoria de propuestas

(se abrirá en una nueva ventana) HORIZON-MSCA-2024-PF-01

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Coordinador

INSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY AUSTRIA
Aportación neta de la UEn
€ 230 184,72
Dirección
Am Campus 1
3400 Klosterneuburg
Austria
Región
Ostösterreich Niederösterreich Wiener Umland/Nordteil
Tipo de actividad
Higher or Secondary Education Establishments
Enlaces
Coste total
Sin datos