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

Descrizione del progetto

Il percorso del guanosinmonofosfato ciclico (cGMP, cyclic guanosine monophosphate) innesca risposte rapide all’auxina nelle piante

L’ormone vegetale auxina, a differenza dei meccanismi più lenti mediati dalla trascrizione, induce risposte rapide che coinvolgono un meccanismo non trascrizionale. Una di queste risposte è la rapida inibizione della crescita delle radici. Tuttavia, i percorsi e i processi biochimici responsabili sono molto complessi e rimangono poco chiari. Con il sostegno del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, il progetto A-TARGET seguirà la guida dei loro studi precedenti, che suggeriscono che il classico «secondo messaggero», il cGMP, svolge un ruolo importante innescando l’afflusso di calcio e le oscillazioni del calcio citosolico. Il progetto mira a verificare l’ipotesi che il cGMP, attivato in modo dipendente dall’auxina, agisca come un secondo messaggero che si rivolge ai canali del calcio regolati da nucleotidi ciclici per innescare rapide risposte all’auxina nelle piante.

Obiettivo

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.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

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Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

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

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) HORIZON-MSCA-2024-PF-01

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Coordinatore

INSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGY AUSTRIA
Contributo netto dell'UE
€ 230 184,72
Indirizzo
Am Campus 1
3400 Klosterneuburg
Austria
Regione
Ostösterreich Niederösterreich Wiener Umland/Nordteil
Tipo di attività
Higher or Secondary Education Establishments
Collegamenti
Costo totale
Nessun dato