Silja Seemann (Universität Hamburg)
Silja Janina Seemann erhielt den Preis für die beste pflanzenwissenschaftliche Master-Arbeit, die an der Universität Hamburg im Jahr 2025 erstellt wurde, von der Deutschen Botanischen Gesellschaft für die Arbeit:
Identifizierung von Aminosäureresten, die für die Aktivität, Dimerisierung und Regulation der kleinen GTPase, des Immunsystem-assoziierten Nukleotid-bindenden Proteins 12 von Arabidopsis (AtIAN12) entscheidend sind, durch gezielte Mutagenese
Wie kleine GTPasen der IAN-Familie in Arabidopsis reguliert werden
In dieser Masterarbeit wurde eine spezifische Aminosäure identifiziert, die für die Dimerisierung und GTPase-Aktivität von AtIAN12 entscheidend ist. Zuvor war gezeigt worden, dass AtIAN12 zu einer speziellen Untergruppe kleiner GTPasen gehört, die durch Nukleotid-abhängige Dimerisierung aktiviert werden (GADs).
Kleine GTPasen spielen essentielle Rollen im Immunsystem von Tieren und Pflanzen. In Pflanzen sind diese regulatorischen Proteine jedoch noch unzureichend charakterisiert, wie beispielsweise die GTPasen der Immunassoziierten Nukleotid-bindenden Proteine (IANs) von Arabidopsis. In einer vorausgegangenen Doktorarbeit wurde erstmals gezeigt, dass sich diese IAN-GTPasen, wozu auch das Immunsystem-assoziierte Nukleotid-bindende Protein 12 (AtIAN12) zählt, selbst durch Nukleotid-abhängige Dimerisierung aktivier (Pokhrel, 2022).
Diese Masterarbeit hat sich besonders mit dem Einfluss zweier Aminosäurereste auf die Aktivität, Homodimerisierung und Regulation von AtIAN12 beschäftigt. Dafür wurden mutierte AtIAN12-Varianten mittels gezielter Mutagenese erzeugt und umfassende in vitro Analysen durchgeführt. Hefe-Zwei-Hybrid-Analysen zeigten, dass nur eine der beiden Aminosäuren eine entscheidende Rolle bei der Homooligomerisierung von AtIAN12 spielt. Bei der Untersuchung der GTPase-Aktivität von AtIAN12 wurde festgestellt, dass der gleiche Rest auch entscheidend für die hydrolytische GTPase-Aktivität von AtIAN12 war, im Gegensatz zu dem zweiten Aminosäurerest. Zusätzlich wurde durch in silico Analysen eine Beteiligung desselben Aminosäurerests an der Nukleotidbindung vorhergesagt. Die Homodimerisierung von AtIAN12 wurde in vitro verifiziert, indem biophysikalische Untersuchungen unter anderem mittels Mehrwinkellaserlichtstreuung (MALLS) gekoppelt mit Größenausschlusschromatographie (SEC) durchgeführt wurden. Zusätzlich diente Röntgenkleinwinkelstreuung (SAXS) als erste Strukturanalyse von AtIAN12 und zeigte Übereinstimmungen zu dem vorhergesagten Strukturmodell.
Insgesamt identifizierte diese Studie einen spezifischen Aminosäurerest, der für die regulatorische Rolle von AtIAN12 als GAD erforderlich ist, und lieferte neue Erkenntnisse über dessen Aktivierungsmechanismus, Nukleotidbindung und strukturelle Eigenschaften. Zudem eröffnen sich dadurch neue Möglichkeiten, die physiologische Funktion von AtIAN12 in Pflanzen zu bestimmen.
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Silja Seemann fertigte die Arbeit am Institut für Pflanzenwissenschaften und Mikrobiologie der Universität Hamburg in der Abteilung Pflanzenbiochemie und Infektionsbiologie in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Sigrun Reumann an.