DBG · Nachwuchsförderung

Zahide Aslan (Goethe Universität Frankfurt)

Zahide Aslan erhielt den Preis für die beste pflanzenwissenschaftliche Master-Arbeit, die an der Universität Frankfurt im Jahr 2023 erstellt wurde, von der Deutschen Botanischen Gesellschaft für die Arbeit:

Regulation of heat stress-responsive genes by class B heat stress transcription factors in tomato (Regulation der Hitzestressreaktionsgene durch den Hitzestress-Transkriptionsfaktor der B Klasse in Tomaten)

Aslans Arbeit liefert erste Hinweise darauf, dass die Bildung eines möglichen HsfA1a-HAC1-HsfB1-Ternäraktivatorkomplexes möglicherweise wichtig für die Acetylierung von Histon 3 (H3K9ac) ist, wodurch die Transkriptionsfaktorfunktion direkt mit Chromatinveränderungen verknüpft wird, die mit der Transkription zusammenhängen – eine Verbindung, die derzeit im Zusammenhang mit der Hitzestressreaktion nicht gut beschrieben ist.

Die Reaktion auf Hitzestress hängt in erster Linie von Veränderungen in der Genexpression ab. Gene, die für das Überleben der Zelle kodieren, sind wichtig und müssen umgehend synthetisiert werden. Transkriptionsfaktoren spielen eine zentrale Rolle, aber ihre Aktivität ist mit der Chromatinstruktur verbunden: dem Komplex aus DNA und Proteinen im Zellkern. Diese Assoziation beeinflusst, wie zugänglich bestimmte Gene für die Transkription sind, was sich auf die Fähigkeit der Zelle auswirkt, die für das Überleben bei Hitzestress notwendigen Proteine schnell zu produzieren. Mit Hilfe von Transkriptionsfaktor-Aktivator-Assays in isolierten Tomatenprotoplasten in Kombination mit CRISPR-vermittelten Mutationen konnte Aslan zeigen, dass Transkriptionsfaktoren der Klasse B bei Hitzestress in Gegenwart von Histon-Acetyltransferasen als Co-Aktivatoren wirken können. Dies wurde auch durch Expressionsanalysen in Pflanzen bestätigt, in denen HSFB1 mit Hilfe eines pharmakologischen Ansatzes überexprimiert wurde, indem Chemikalien eingesetzt wurden, die entweder die Aktivität von Histonacetyltransferasen oder die Aktivität von Deacetyltransferasen hemmen. Mit Hilfe eines Chromatin-Immunopräzipitationstests konnte Aslan zeigen, dass die Veränderungen in der Genexpression mit Veränderungen der Histonacetylierung in HSF-Zielgenen verbunden sind. Diese Ergebnisse belegen, dass die Aktivität eines Transkriptionsfaktors direkt mit der Chromatinstruktur verknüpft sein kann und dadurch zu den Veränderungen der Genexpression unter Hitzestress beiträgt.

Zur Master-Arbeit: https://www.bio.uni-frankfurt.de/58896237/Heat_Stress

Zur Publikation: Guarino F, Cicatelli A, Castiglione S, Agius DR, Orhun GE, Fragkostefanakis S, Leclercq J, Dobránszki J, Kaiserli E, Lieberman-Lazarovich M, Sõmera M, Sarmiento C, Vettori C, Paffetti D, Poma AMG, Moschou PN, Gašparović M, Yousefi S, Vergata C, Berger MMJ, Gallusci P, Miladinović D and Martinelli F (2022) An Epigenetic Alphabet of Crop Adaptation to Climate Change. Front. Genet. 13: 818727. doi: 10.3389/fgene.2022.818727

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Zahide Aslan fertigte die Arbeit am Institut für Molekulare Biowissenschaften in der Arbeitsgruppe Molecular and Cell Biology of Plants von Dr. Sotirios Fragkostefanakis an.

Die linke Abbildung zeigt eine Mikroskopieaufnahme von isolierten Tomatenprotoplasten, aufgenommen mit einem Konfokalmikroskop: Dargestellt ist die Lokalisierung von GFP-getaggtem HsfB1 im Zellkern (gelb) in der overlay Ansicht von GFP und mCherry Kanal. Die rechte Grafik veranschaulicht die zu Grunde liegende Hypothese, auf die diese Arbeit abzielt. Das Modell soll den molekularen Mechanismus der Tomate im Rahmen von Hitzestress abbilden, die Formation des HsfA1a-HsfB1-HAC1 Ternärkomplexes am Promoter von Hitzestress-Zielgenen für den Schutz der Zelle und in diesem Zusammenhang die Steigerung von transkriptioneller Aktivität durch vermehrte Acetylierung von Histonen, die die Zugänglichkeit für die DNA ermöglicht.