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SICOPID - Activation and regulation of plasma membrane receptor signaling complexes controlling plant

English title SICOPID - Activation and regulation of plasma membrane receptor signaling complexes controlling plant
Applicant Hothorn Michael
Number 180213
Funding scheme ERA-CAPS
Research institution Département de Biologie Végétale Faculté des Sciences Université de Genève
Institution of higher education University of Geneva - GE
Main discipline Botany
Start/End 01.02.2018 - 31.01.2021
Approved amount 325'968.00
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All Disciplines (5)

Discipline
Botany
Cellular Biology, Cytology
Embryology, Developmental Biology
Biochemistry
Genetics

Keywords (8)

Immunity; stem cells; receptor kinase; Arabidopsis; protein inhibitor; phosphorylation; signaling specificity; receptor activation

Lay Summary (German)

Lead
Pflanzen haben während der Evolution spezifische, Plasmamembran-ständige Rezeptorkinasen hervorgebracht, um Wachstum und Entwicklung ihrer Zellen, Gewebe und Organe zu koordinieren. Verschiedene Mitglieder der Proteinfamilie der Rezeptorkinasen agieren als Mustererkennungsrezeptoren in der Immunabwehr oder als Hormonrezeptoren, die den Bau der Pflanze beeinflussen. Eine wachsende Zahl an experimentellen Belegen legt nahe, dass Rezeptorkinasen, die eine einheitliche Domänenstruktur aufweisen und gemeinsame Signalkaskadenelemente aktivieren, in Signalkomplexen in der Plasmamembran organisiert sind. Es ist bis heute nur unzureichend verstanden, wie die Erkennung endogener oder fremder Signale an der Zelloberfläche in die Aktivierung spezifischer Entwicklungsprogramme oder Immunreaktionen im Zellinneren übersetzt wird.
Lay summary
 Um Gemeinsamkeiten und spezifische Unterschiede in den Aktivierungsmechanismen Entwicklungs- und Immunitäts-spezifischer Rezeptorkomplexe zu identifizieren, schlagen wir eine Kombination physiologischer, genetischer und zellbiologischer Methoden mit quantitativ biochemischen, Phosphoprotein-Profiling- und strukturbiologischen Ansätzen vor. Wir werden im molekularen Detail analysieren, wie aktivierte Rezeptorkomplexe spezifische Signaltransduktionskaskaden initiieren und wie die Aktivität pflanzlicher Rezeptorkinasen durch inhibitorische Protein reguliert wird. Wir erwarten, dass unsere Arbeiten ein besseres Verständnis dafür liefern werden wie biologische Spezifität in der Rezeptorkinase-vermittelten Signaltransduktion auf molekularer Ebene kodiert ist. Diese Erkenntnisse schaffen die Voraussetzungen dafür, pflanzliche Entwicklungs- und Immunabwehrprogramme in Kulturpflanzen in der Zukunft biotechnologisch verbessern zu können.
Direct link to Lay Summary Last update: 05.01.2018

Responsible applicant and co-applicants

Employees

Name Institute

Project partner

Abstract

Plants are nature’s other successful experiment with multicellular life. To coordinate growth and development of their cells, tissues and organs plants have evolved unique plasma membrane receptor kinases (RKs). Several members of this protein family function as pattern recognition receptors, and as hormone receptors shaping the architecture of the plant. There is mounting evidence that different plant RKs are organized in membrane signaling complexes. RKs have a common structural architecture and share downstream signaling components. As such, it is presently unclear how the recognition of specific endogenous or foreign signals at the cell surface is translated into the activation of specific developmental programs or immune responses in the cytosol. We propose to combine physiology, genetics and cell biology with phosphoproteomics, quantitative biochemistry and structural biology to identify the shared and specific mechanisms by which plant developmental and immune receptor complexes are activated. We will dissect, in molecular detail, how activated receptor complexes generate specific signaling output in the cytosol and how the activity of plant RKs are regulated by inhibitor proteins. We envision that our work will provide a molecular framework for understanding how specificity is encoded at the molecular level in RK signaling, setting the stage for engineering these pathways in crops in the future.
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