DBG · Nachwuchsförderung

Barbara Jakobs

Barbara Jakobs erhielt den Preis für die beste pflanzenwissenschaftliche Master-Arbeit, die an der Universität Konstanz im Jahr 2015 erstellt wurde, von der Deutschen Botanischen Gesellschaft.

Titel der ausgezeichneten Arbeit

"Charakterisierung der physiologischen Funktion der mitochondrialen Protease DEG10 in Arabidopsis thaliana"

Sie belegte mit einer Kombination physiologischer genetischer Analysen erstmals, dass das Protein DEG10 eine wichtige Rolle für das Wurzelwachstum in der Ackerschmalwand spielt, insbesondere bei Temperaturstress.

In Arabidopsis gibt es 16 Gene, die für DEG Proteasen kodieren, welche in verschiedenen subzellulären Kompartimenten lokalisiert sind und soweit bekannt eine wichtige Rolle bei der Proteinqualitätskontrolle spielen. Bei DEG10 handelt es sich um eine mitochondriale Protease, deren physiologische Funktion bisher jedoch unklar war. Die Analyse von Pflanzen, die ein GUS-Reportergen unter der Transkriptionskontrolle des endogenen DEG10 Promoters exprimieren, lieferte erste Erkenntnisse über die Organ- und Gewebespezifität der DEG10 Expression. DEG10 wird überwiegend in Trichomen exprimiert, aber auch im Leitgewebe von Blättern, Blüten und Schoten. Zudem konnte eine Expression von DEG10 auch in Wurzeln nachgewiesen werden. Mit Hilfe phänotypischer Analysen von ∆deg10-Mutanten konnten wir zeigen, dass DEG10 entscheidend zur Verlängerung der Primärwurzel beiträgt. Der Defekt bezüglich des Wurzelwachstums wurde durch erhöhte Temperaturen sogar noch verstärkt, konnte aber durch die Versorgung mit Zucker als externe Kohlenstoffquelle zum Teil kompensiert werden. Es ist vorstellbar, dass DEG10 für die Proteinqualitätskontrolle in Mitochondrien der Wurzeln wichtig sein könnte. Des Weiteren haben wir herausgefunden, dass ∆deg10-Mutanten weniger Samen pro Pflanze produzieren, was auf eine reduzierte evolutionäre Fitness hinweist. Darüber hinaus haben Sauerstoffmessungen ergeben, dass ∆deg10-Mutanten eine tendenziell niedrigere Atmungsaktivität aufweisen als Wildtyp-Pflanzen. Das deutet darauf hin, dass ∆deg10-Mutanten durch Energiemangel gekennzeichnet sind, was vermutlich auf eine eingeschränkte Funktionsfähigkeit der Mitochondrien zurückzuführen ist. Mit Hilfe von quantitativen LC-MS/MS-Analysen sollen in der Zukunft potenzielle molekulare Targets von DEG10 identifiziert werden. Durch die Verknüpfung der molekularen Daten mit den phänotypischen Veränderungen in ∆deg10-Mutanten erhoffen wir uns neue Einblicke in die physiologische Funktion von DEG10 zu gewinnen.

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Barbara Jakobs fertigte die Arbeit am Lehrstuhl Biochemie und Physiologie der Pflanzen an der Universität Konstanz in der Arbeitsgruppe von Dr. Dietmar Funck an.