Phragmoplast-gesteuerte Expansion der Zellplatte

Die präzise Positionierung der Teilungsebene während der pflanzlichen Zellteilung ist eine grundlegende Voraussetzung für die koordinierte dreidimensionale Entwicklung von Geweben und Organen. Da pflanzliche Zellen durch ihre starre Zellwand dauerhaft in Form und Lage fixiert sind, führen Fehlpositionierungen der Teilungsebene zu irreversiblen Veränderungen der Gewebearchitektur. Solche Veränderungen können die Pflanzenentwicklung und -fitness erheblich beeinträchtigen und sich auf landwirtschaftlich relevante Eigenschaften wie Ertrag, Stresstoleranz und Pathogenresistenz auswirken.

Die DFG fördert nun ein neues Forschungsprojekt in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Sabine Müller am Lehrstuhl für Zellbiologie, das die molekularen Mechanismen für die präzise Steuerung des pflanzlichen Teilungsapparats, des Phragmoplasten, untersucht. Im Zentrum der Arbeiten stehen das Motorprotein Kinesin-12D/POK2 und sein Interaktionsnetzwerk. Ziel des Projekts ist es, die Funktion von POK2 bei der räumlichen Organisation der pflanzlichen Zellteilung aufzuklären und neue Einblicke in seine Regulation zu gewinnen.

Durch die Kombination genetischer, zellbiologischer und biochemischer Ansätze wird untersucht, wie POK2 in der Mittelzone des Teilungsapparats lokalisiert und reguliert wird und welchen Beitrag diese Proteinpopulation zur gerichteten Ausdehnung der neuen Zellwand leistet. Darüber hinaus wird analysiert, ob POK2 neben seiner Funktion als strukturelles Gerüst zusätzliche regulatorische Aufgaben bei der Organisation des Teilungsapparats übernimmt. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Untersuchung der Dynamik von POK2, insbesondere auf der Bedeutung seiner Motordomäne für die präzise Positionierung des Proteins und seiner Funktion während der Zellteilung. Zudem soll geklärt werden, durch welche Mechanismen POK2 nach Abschluss der Zellteilung rasch von der Teilungsebene entfernt wird.

Die Ergebnisse des Projekts werden grundlegende Erkenntnisse über das Zusammenspiel von Zytoskelettdynamik, Motorproteinen und räumlicher Organisation während der pflanzlichen Zellteilung liefern. Damit trägt die Forschung wesentlich zum Verständnis der Mechanismen bei, die die Pflanzenmorphogenese und die Ausbildung räumlicher Muster in Geweben und Organen steuern. Die gewonnenen Erkenntnisse sind von hoher Bedeutung für die Pflanzenzell- und Entwicklungsbiologie und besitzen zugleich langfristiges Potenzial für die Verbesserung der Eigenschaften von Kulturpflanzen.

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