Lea-Franziska Reekers (Universität Münster)
Lea-Franziska Reekers erhielt den Preis für die beste pflanzenwissenschaftliche Master-Arbeit, die an der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster im Jahr 2021 erstellt wurde, von der Deutschen Botanischen Gesellschaft.
Titel: Eine detaillierte Analyse der Enzyme, die in die Synthese von Lewis a-Epitopen in Arabidopsis thaliana involviert sind
Die Studie zeigt erstmals eine Möglichkeit, die Volllängenversion der Arabidopsis Galactosyltransferase 1 (GalT1) zu visualisieren, was – neben dem Studium der eigenen Lokalisation – es auch erlaubt, eine mögliche Interaktion mit dem Folgeenzym Fucosyltransferase c (FucTc) zu untersuchen.
N-Glykane werden co-translational auf naszierende Glykoproteine im ER-Lumen übertragen (Abeijon and Hirschberg, 1992; Helenius and Aebi, 2002) und auf ihrem Weg durch den Golgi-Apparat weiter modifiziert (Faye et al., 1989). Die letzten Modifikationen in Pflanzenzellen werden von den Membranverankerten Proteinen FucTc und GalT1 synthetisiert, was in komplexen N-Glykanen mit terminalen Lewis a-Epitopen resultiert (Fitchette-Laine et al., 1997; Leonard et al., 2002). Diese Epitope sekretierter pflanzlicher Glykoproteine wurden immunologisch nur am TGN und in der Plasmamembran/Zellwand detektiert. Jedoch lokalisierte Arabidopsis FucTc als C-terminale Reporterfusion nicht nur im Golgi-Apparat, sondern hauptsächlich am perinukleären ER (Rips et al., 2017).
In meiner Arbeit habe ich eine mögliche Ursache für dieses Phänomen durch die Analyse diverser Reporterfusionen mittels CLSM-Mikroskopie nach transienter Expression in Protoplasten untersucht. Die Protoplasten wurden entweder aus A. thaliana Wildtyp oder KO-Mutanten gewonnen, die ich mithilfe des CRISPR/Cas9-Systems für die GALT1 und FUCTc Gene hergestellt hatte. Dadurch konnte ich zeigen, dass GalT1 (Strasser et al. 2007), welche als Volllängenversion zuvor noch nie sichtbar gemacht werden konnte, ein Faktor ist, der es FucTc erlaubt vom perinukleären ER zum Golgi zu gelangen. Zudem scheint auch FucTc die Lokalisierung von GalT1 zu beeinflussen, was zusätzlich für eine Interaktion der beiden Enzyme im sekretorischen System spricht. Meine Arbeit hat damit zur Lösung eines Rätsels der pflanzlichen Zellbiologie beigetragen.
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Lea-Franziska Reekers fertigte die Arbeit am Institut für Biologie & Biotechnologie der Pflanzen (IBBP, WWU Münster) in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Antje von Schaewen an.
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Referenzen
Abeijon, C., & Hirschberg, C. B. (1992). Topography of glycosylation reactions in the endoplasmic reticulum. Trends in Biochemical Sciences, 17(1), 32–36. doi.org/10.1016/0968-0004(92)90424-8
Faye, L., Johnson, K. D., Sturm, A., & Chrispeels, M. J. (1989). Structure, biosynthesis, and function of asparagine‐linked glycans on plant glycoproteins. Physiologia Plantarum, 75(2), 309–314. doi.org/10.1111/j.1399-3054.1989.tb06187.x
Fitchette-Laine, A.-C., Gomord, V., Cabanes, M., Michalski, J.-C., Saint Macary, M., Foucher, B., Cavelier, B., Hawes, C., Lerouge, P., & Faye, L. (1997). N-glycans harboring the Lewis a epitope are expressed at the surface of plant cells. The Plant Journal, 12(6), 1411–1417. doi.org/10.1046/j.1365-313x.1997.12061411.x
Helenius, J., & Aebi, M. (2002). Transmembrane movement of dolichol linked carbohydrates during N-glycoprotein biosynthesis in the endoplasmic reticulum. Seminars in Cell and Developmental Biology, 13(3), 171–178. doi.org/10.1016/S1084-9521(02)00045-9
Leonard, R., Costa, G., Darrambide, E., Lhernould, S., Fleurat-Lessard, P., Carlue, M., Gomord, V., Faye, L., & Maftah, A. (2002). The presence of Lewis a epitopes in Arabidopsis thaliana glycoconjugates depends on an active 4-fucosyltransferase gene. Glycobiology, 12(5), 299–306. doi.org/10.1093/glycob/12.5.299
Rips, S., Frank, M., Elting, A., Offenborn, J. N., & von Schaewen, A. (2017). Golgi α1,4-fucosyltransferase of Arabidopsis thaliana partially localizes at the nuclear envelope. Traffic, 18(10), 646–657. doi.org/10.1111/tra.12506
Strasser, R., Bondili, J. S., Vavra, U., Schoberer, J., Svoboda, B., Glössl, J., Léonard, R., Stadlmann, J., Altmann, F., Steinkellner, H., & Mach, L. (2007). A unique β1,3-galactosyltransferase is indispensable for the biosynthesis of N-glycans containing Lewis a structures in Arabidopsis thaliana. Plant Cell, 19(7), 2278–2292. doi.org/10.1105/tpc.107.052985