Mechanismen der spezifischen Wirkung des ARF-Guaninnukleotid-Austauschfaktors GNOM beim polaren Recycling in Arabidopsis

01.01.2027 bis 31.12.2029

ARF-Guaninnukleotid-Austauschfaktoren wie GNOM spielen bei der Regulation des Membrane Trafficking eine entscheidende Rolle, indem sie an bestimmten Endomembran-kompartimenten kleine ARF-GTPasen durch GDP-GTP-Austausch aktivieren und so die Bildung von Transportvesikeln ermöglichen. GNOM ist einerseits ein Mitglied der GBF1-Familie, die für den retrograden Transport von COPI-Vesikeln vom Golgi-Apparat zum ER benötigt wird. Andererseits hat GNOM eine davon abweichende primäre Rolle: Es vermittelt das polare Recycling des Auxin-Efflux-Carriers PIN1 von Endosomen zur basalen Plasmamembran und damit den gerichteten Auxintransport. Darüber hinaus kann GNOM das nah verwandte GNOM-LIKE1 (GNL1) ersetzen, das normalerweise den retrograden Golgi-ER-Transport übernimmt. Umgekehrt kann GNL1 nicht GNOM ersetzen. Die beiden Proteine sind in der Pflanzenevolution aus einem Vorläufer hervorgegangen, der beide Aufgaben erfüllte. Im Vorhaben geht es darum zu klären, wie GNOM an endosomale Membranen gelangt, während GNL1 nur an den Golgi-Apparat assoziieren kann, und wie die primäre Wirkung von GNOM dazu führt, dass PIN1 polar rezykliert wird. Aufbauend auf Vorarbeiten wird vorgeschlagen, die für die endosomale Assoziierung wichtigen Proteinsequenzen durch funktionelle Analysen chimärer Proteine aus GNOM und GNL1 zu identifizieren. Außerdem soll geklärt werden, wie GNOM an Endosomen assoziiert. Zur Wirkung von GNOM auf das polare Recycling werden vor allem ein GNOM-spezifischer Interaktor und dessen Interaktoren funktionell charakterisiert, inwieweit sie die primäre Wirkung von GNOM vermitteln.