Tilbake til søkeresultatene

FRIMEDBIO-Fri prosj.st. med.,helse,biol

Decoding Signalling and Specificity of Plant Peptide Ligand-Receptor Networks

Alternativ tittel: Dekoding av signal peptid reseptor nettverk i planter og deres spesifisitet

Tildelt: kr 3,6 mill.

Hovedformålet med prosjektet er å sammenligne to viktige signal systemer i Arabidopsis som er essensielle i reguleringen av to betydningsfulle utviklingsveier. Vi vil finne likheter i signal veien, som for eksempel felles signal komponenter og forstå hvorledes spesifikke cellulære responser oppstår dersom mange av komponentene i signalveiene er like. En av signalveiene vi studerer regulerer celle separasjon som styrer tap av organer (som at blader felles fra trærne på høsten) og produksjon av nye organer (som dannelse av nye røtter). Den andre signal veien styrer plantenes stamceller og er nødvendig for at planter skal kunne utvikle nye organer. Vi vil bruke kunnskapen vi får til å modifisere planter som er bedre utrustet til miljøpåvirkninger og for å forbedre plantevekst. For mange signaliserings systemer så er det kjent at calcium fungerer som et molekyl som medierer signaler fra omgivelsen til cellulære responser. I dette prosjektet så ønsker vi å undersøke hvorvidt calcium er involvert som signal molekyl i de to signalveiene vi studerer. For å få dette til har vi brukt Arabidopsis planter som inneholder calcium sensorer og som vil emittere et fluorescerende signal dersom signalveiene blir aktivert. En av signalveiene vi studerer regulerer celle separasjon som igjen gjør det mulig for planten å kvitte seg med blomsten etter pollinering. I denne signalveien så binder signal peptidet IDA to reseptorer, HAESA (HAE) og HAESA LIK2 (HSL2) og induserer en signal kaskade som fører til at blomster organene løsner fra planten. I dette arbeidet har vi vist at IDA også regulerer plantenes immunrespons og at calcium er involvert i immunreguleringen. Den andre signalveien vi studerer kontrollerer dannelsen av nye organer via et lignende peptid, CLV3 og dens reseptorer CLV1, CLV2 og CRN. Ved å tilsette IDA eller CLV3 til planter som utrykker calcium sensoren så er det mulig å registrere en økt calcium konsentrasjon, som indikerer at begge peptiden bruker calcium som en sekundær budbringer i cellen. Vi har nå, ved hjelp av planter som har mutasjoner i reseptorene vist at calcium responsen er avhengig av at reseptorene er til stedet for å mediere peptid signalet. Den reseptor avhengig calcium signalet er forskjellig for IDA og CLV3, et tegn på spesifisitet i signal veien.

Given that abscission has a large agricultural implication for plant growth and yield production and that immune signalling often drastically compromises plant growth, detailed knowledge on the molecular mechanisms inducing one or the other is of central importance for agronomy. In the light of evolutionary conservation of IDA-HAE/HSL2 and that cells undergoing cell separation, be it for abscising plant organs or for the emergence of new organs, are particular prone to pathogen invasion from the surrounding environment, acquiring detailed knowledge on the molecular mechanisms inducing cell specific immune signalling in cells undergoing cell wall remodelling will serve to identify candidate genes for genetic engineering of crops that are resilient to biotic challenges. The molecular findings delineating how different cellular outputs are achieved could prove instrumental to manipulate both the defence and cell separation processes in crops.

Plants use peptides as signalling ligands for receptor proteins to regulate important developmental processes and to respond to stresses. A thorough analysis of these complexes, their downstream signal transducers and their target genes will enhance our u nderstanding of cell communication during plant development. The Arabidopsis genome encodes hundreds of plasma membrane-bound receptors and secreted peptide ligands, and although less than a dozen peptide-ligand-receptor pairs have so far been identified, the evolving picture shows that (i) the same, or part of the same, signalling module is employed to regulate similar developmental processes in different plant organs and developmental stages(ii) receptors that phylogenetically belong to the same subfami ly interact with similar peptide ligands, often in complex networks of ligand-receptor interactions, and (iii) common downstream signalling components are utilised to relay signals from similar peptide ligands. These observations pose the important quest ions of how extensive the similarities are between different signalling modules and how, if signalling components are reused, specific cellular responses are achieved. To address these questions we will use the signalling unit comprising the peptide ligan d INFLORESCENCE DEFICIENT IN ABSCISSION (IDA) and the two related leucine-rich receptor-like kinases (LRR-RLKs) HAESA (HAE) and HAESA-LIKE2 (HSL2) as a model system. The IDA/IDL1 peptides show similarities to the CLV3/CLE peptides which signal through LRR -RLKs belonging to the same subfamily as HAE/HSL2. Thus, these signalling modules are ideal for studying similarities, differences and networks in peptide signalling. We will unravel if receptors that are phylogenetically related interact to control simil ar developmental processes. By mapping the phosphorylation-dependent gene regulatory networks we will uncover how specific readouts are achieved in different cell types utilising shared signalling components.

Budsjettformål:

FRIMEDBIO-Fri prosj.st. med.,helse,biol

Finansieringskilder