Physiologie und Biophysik der pflanzlichen Glutamatrezeptor

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In diesem Projekt wird die Biophysik und Physiologie der pflanzlichen Glutamatrezeptoren (GLRs) untersucht. Unter den Liganden-aktivierten lonenkanälen in Arabidopsis thaliana stellen die Glutamatrezeptoren, deren Liganden-Bindestelle dem extrazellulären Raum zugewandt ist, eine Familie von 20 Mitgliedern dar. Unsere bisherigen Studien deuten darauf hin, dass die Aminosäure Glutamat in Pflanzen als Signalmolekül fungiert. Die Mesophyllzellen des Blattes reagieren auf Änderungen der apoplastischen Glutamatkonzentration mit einem Anstieg der cytosolischen Calciumkonzentration sowie einer nachfolgenden Depolarisation des Membranpotenzials. Beide Prozesse sind von transienter Natur und durch einen Desensitivierungsprozess charakterisiert. Pharmakologische Studien konnten zeigen, dass diese Glutamat-abhängigen Signale durch Glutamatrezeptor-Antagonisten unterdrückt werden und deuten somit auf eine unmittelbare Beteiligung der pflanzlichen Glutamatrezeptoren hin. Unsere molekularen Untersuchungen zur Expressionsregulation der pflanzlichen Glutamatrezeptoren charakterisieren Mitglieder dieser Familie als mögliche Mediatoren abiotischer Stressfaktoren wie Kälte oder Berührung und somit als Schnittstellen für die Vermittlung Ca2+-basierter Signalketten in Pflanzen. Im letzten Antragszeitraum wollen wir uns maßgeblich der ausstehenden funktionellen Charakterisierung der Glutamatrezeptoren widmen. Basierend auf den in den ersten beiden Förderperioden isolierten Verlustmutanten und der inzwischen etablierten transienten Überexpression im intakten homologen System, wollen wir mit Hilfe von elektrophysiologischen (Einstichtechnik, Patch-Clamp) und zellbiologischen (Ca2+- Imaging) Techniken die Funktion sowie die physiologische Relevanz der pflanzlichen Glutamatrezeptoren in Ca2+-basierten Netzwerken heraus arbeiten.