Lead
Kontrolle des Phosphathaushalts in höheren Lebewesen durch Inositolpyrophosphat-abhängige SignalwegeDas chemische Element Phosphor ist ein essentieller Baustein unseres Erbguts, unserer Zellmembranen, die Energiewährung unseres Stoffwechsels und ein wichtiges Signalmolekül. Phosphor liegt in der Natur als Phosphat vor und wird von Pflanzen und Mikroorganismen aus dem Boden aufgenommen. Da die verfügbare Menge an Phosphat in vielen Böden gering ist, haben sich komplizierte Systeme zur Phosphataufnahme gebildet. Woher ein Organismus allerdings weiß, ob er genug Phosphat aufgenommen hat, ist bislang unbekannt.

Lay summary

Inhalte und Ziele des Forschungsprojekts

Viele Eiweiße, die für die Aufnahme, den Transport, und die Speicherung von Phosphat verantwortlich sind, enthalten SPX Domänen. Wir konnten kürzlich zeigen, dass SPX Domänen zelluläre Rezeptoren für Inositolpyrophosphate sind. Diese Signalmoleküle weisen eine Ringstruktur auf, an denen eine Vielzahl von Phosphatgruppen angeheftet sind. Die Konzentration von Inositolpyrophosphaten ist hoch in Zellen, welche genügend Phosphat aus ihrer Umgebung aufnehmen können. Unter Phosphatmangel jedoch, nimmt die Konzentration von Inositolpyrophosphaten stark ab. Dies hat zur Folge, dass unter guten Wachstumsbedingungen eine SPX Domäne als Komplex mit einem Inositolpyrophosphat vorliegt, in diesem Zustand andere Eiweiße binden, und so die Funktion dieser Zielproteine regulieren kann. Bei Phosphatmangel dissoziieren diese Komplexe, und die Zielproteine können andere Funktionen wahrnehmen. In unserem Projekt wollen wir herausfinden, wie die Konzentration von Inositolpyrophosphaten gesteuert wird, welche Zielproteine erkannt werden, und wie diese Interaktionen den Phosphathaushalt regulieren.

Wissenschaftlicher und gesellschaftlicher Kontext des Forschungsprojekts

Durch die Erforschung der grundlegenden Prinzipien werden wir die Ernährung von Pilzen und Pflanzen unter wechselnden Umweltbedingungen besser verstehen. Unsere Arbeit kann so die Grundlagen für die Entwicklung von neuen, auf phosphatarme Böden angepasste Nutzpflanzen liefern.