Projektbeschreibung
Neuartige Technologie zur Erforschung der einzigartigen Kommunikation von Zelle zu Zelle bei Pflanzen
Mehrzellige Organismen verfügen über Kanäle für den Nährstoffaustausch und die Kommunikation zwischen Zellen. Pflanzen haben Plasmodesmen entwickelt, einzigartige Verbindungen zwischen Zellen, welche die Zellwände durchqueren. Plasmodesmen sind an der selektiven Übertragung von Signalen, Ionen, Metaboliten, RNA und Proteinen beteiligt. Derzeit gibt es noch immer zu wenig Wissen über die Zusammensetzung, Struktur und Regulierung ihrer Leitfähigkeit. Neue Technologien schaffen nun die Voraussetzungen, um die Rolle der Plasmodesmen bei der Übertragung und Signalgebung zu klären. Dazu ist ein fächerübergreifender Ansatz notwendig. Das EU-finanzierte Projekt SymPore wird sich der neuartigen Technologie der Proximity-Labelling-Proteomik zur Klärung der Zusammensetzung der Plasmodesmen sowie der Elektronentomografie zur Strukturanalyse bedienen. Da Plasmodesmen eine entscheidende Rolle bei der Zuweisung der Pflanzennährstoffe und der Ausbreitung von Viren spielen, wird das Projekt neue biotechnologische Lösungen für die Landwirtschaft ermöglichen.
Ziel
During evolution of multicellularity, cells differentiated to become specialized and interdependent. Multicellular organisms invented channels for nutrient exchange and communication between cells. Plants uniquely developed plasmodesmata, complex cell-cell connections traversing the cell wall. Roles ascribed to plasmodesmata include selective transport of signals, ions, metabolites, RNAs and proteins. Due to technical hurdles, composition, structure and regulation of plasmodesmatal conductance remain enigmatic. Genetic approaches to study plasmodesmata were hampered by lethality or redundancy. Novel technologies now set the stage for resolving roles of plasmodesmata in transport and signaling in an interdisciplinary approach. We will use proximity labeling proteomics to obtain plasmodesmatal composition, and PAINT and cryo electron tomography (cryoET) for near atomic structures. Models of plasmodesmata will be built from bottom up and top down approaches and combined with quantitative assessment of plasmodesmatal activity. Novel biosensor approaches together with knock down by genome editing will permit quantitation of transport of the diverse cargo. Single cell sequencing helps fine-tuning mutant selection and targeting of subtypes. Four labs will join forces: highly recognized experts in biophysics and cryoET (WB), advanced imaging and developmental signaling (RS), high-end proteomics and lipidomics (WS), and interactomics, transporters and cutting-edge biosensor technology (WF). We will iteratively address: (1) systematic quantitative identification of components, (2) their localization and dynamics, (3) structures and molecular building blocks of diverse plasmodesmatal types, and (4) transport and signaling mechanisms. We expect breakthrough discoveries and completely new understanding of plasmodesmatal function and evolution. Since plasmodesmata play key roles in nutrient allocation and virus spread, we lay the basis for novel biotech solutions in agriculture.
Wissenschaftliches Gebiet
- engineering and technologyelectrical engineering, electronic engineering, information engineeringelectronic engineeringsensorsbiosensors
- natural sciencesbiological sciencesbiochemistrybiomoleculesproteinsproteomics
- natural sciencesbiological sciencesmicrobiologyvirology
- natural sciencesphysical sciencesopticsmicroscopyelectron microscopy
- natural sciencesbiological sciencesbiophysics
Programm/Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC-SyG - Synergy grantGastgebende Einrichtung
40225 Dusseldorf
Deutschland