Identifizierung von MAP-Kinase-Substraten in Arabidopsis thaliana

Thomas, Martin; Conrath, Uwe; Usadel, Björn

doi:urn:nbn:de:hbz:82-rwth-2016-012959

Identifizierung von MAP-Kinase-Substraten in Arabidopsis thaliana = Identification of MAP kinase substrates in Arabidopsis thaliana

Thomas, Martin

2016

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Diplom - Biologe Martin Thomas

ImpressumAachen 2016

Umfang1 Online-Ressource (XI, 149 Blätter) : Illustrationen, Diagramme

Dissertation, RWTH Aachen, 2016

Veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University

Genehmigende Fakultät
Fak01

Hauptberichter/Gutachter
Conrath, Uwe (Thesis advisor) ; Usadel, Björn (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2016-02-19

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-rwth-2016-012959
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/569589/files/569589.pdf
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/569589/files/569589.pdf?subformat=pdfa

Einrichtungen

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Biowissenschaften, Biologie (frei) ; MAPK (frei) ; MAP kinase (frei) ; MPK3 (frei) ; MPK6 (frei) ; substrate (frei) ; phosphoproteomics (frei) ; tandem MOAC (frei) ; metabolic labeling (frei) ; defence priming (frei) ; salicylic acid (frei) ; phosphoprotein enrichment (frei) ; phosphopeptide enrichment (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 570

Kurzfassung
Mitogen-aktivierte Protein-Kinasen (MAP-Kinasen) sind Signaltransduktionskomponenten, die in Eukaryoten konserviert sind. Sie spielen eine wichtige Rolle bei Wachstum und Entwicklung, aber auch bei der Abwehr von biotischem und abiotischem Stress. Sie sind Bestandteil eines molekularen Mechanismus des salicylsäureabhängigen „Primings“ von Abwehrreaktionen und sind an der Umsetzung extrazellulärer Signale in zelluläre Reaktionen beteiligt. Der entscheidende Schritt dieser Umsetzung, nämlich von der Signalweiterleitung hin zur Reaktion, wird jedoch von den Substraten der MAP-Kinasen ausgeführt. Im Gegensatz zum Wissensstand in tierischen Systemen sind nur wenige MAP-Kinase-Substrate in der Modellpflanze Arabidopsis thaliana bekannt. In der vorliegenden Arbeit wurden solche Substrate phosphospezifisch angereichert und durch Massenspektrometrie identifiziert, sowie die phosphorylierte(n) Aminosäure(n) bestimmt. Durch quantitative Analysen konnten bislang unbekannte putative MAP-Kinase-Substrate der durch Stress aktivierbaren MAP-Kinasen MPK3 und/oder MPK6 bestimmt werden. Experimente mit Induktion des „Primings“ der Abwehrreaktionen durch Salicylsäure und Mutantenanalysen ermöglichten die Bestimmung putativer MAP-Kinase-Substrate, die in den „Priming“-Prozess involviert sein könnten und zur Identifikation von putativen MAP-Kinase-Substraten, die spezifisch, aber nicht zwingend ausschließlich von MPK3 phosphoryliert werden.

Mitogen-activated protein kinases (MAP-kinases) are signal transduction components that are conserved in eukaryotes. They play important roles in growth and development as well as in defense against biotic and abiotic stress. They are part of a molecular mechanism of salicylic acid-dependent priming of defense responses. MAP-kinases transduce extracellular signals into cellular responses. The key step which actually turns the signal transduction into a response is performed by the substrates of the MAP-kinases. In contrast to the animal field only few MAP-Kinase substrates are known in the model plant Arabidopsis thaliana. In this work substrates of MAP-kinases were phosphor-specifically enriched by Tandem metal oxide / hydroxide affinity chromatography (Tandem-MOAC) and identified by mass spectrometry. The phosphorylated amino acids were determined in Tandem mass spectrometry (MS/MS) experiments. Quantitative analysis enabled the identification of novel putative substrates of the stress-responsive MAP-kinases MPK3 and/or MPK6. Induction of defense priming by treatment with salicylic acid allowed for the identification of putative MAP-kinase substrates involved in the priming process. Analysis of a loss-of-function mutant facilitated recording of putative substrates that are phosphorylated specifically but not necessarily exclusively by MPK3.

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