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

Description du projet

La voie de la GMPc déclenche des réponses rapides à l’auxine chez les plantes

L’hormone végétale auxine, contrairement aux mécanismes de transcription plus lents, induit des réponses rapides impliquant un mécanisme non transcriptionnel. L’une de ces réponses est l’inhibition rapide de la croissance des racines. Cependant, les voies et processus biochimiques responsables sont très complexes et demeurent obscurs. Avec le soutien du programme Actions Marie Skłodowska-Curie, le projet A-TARGET suivra la voie de ses études précédentes, qui suggèrent que le «second messager» classique, la GMP cyclique (GMPc), joue un rôle important en déclenchant l’influx de calcium et les oscillations du calcium cytosolique. Le projet entend tester l’hypothèse selon laquelle la GMPc, activée de manière dépendante de l’auxine, agit comme un second messager qui cible les canaux calciques à base de nucléotides cycliques pour déclencher des réponses rapides à l’auxine chez les plantes.

Objectif

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.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

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Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

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

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) HORIZON-MSCA-2024-PF-01

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Coordinateur

INSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY AUSTRIA
Contribution nette de l'UE
€ 230 184,72
Adresse
Am Campus 1
3400 Klosterneuburg
Autriche
Région
Ostösterreich Niederösterreich Wiener Umland/Nordteil
Type d’activité
Higher or Secondary Education Establishments
Liens
Coût total
Aucune donnée