Isolierung, Charakterisierung und funktionelle Analyse der Whirly-Proteine der Gerste (Hordeum vulgare L.)

Grabowski, Evelyn

Whirly 1 ist ein Einzelstrang-DNA-Bindeprotein mit einem Molekulargewicht von 25 kDa. Why1 gehört zu einer erst vor kurzem beschriebenen Proteinfamilie, die bisher nur in Angiospermen gefunden wurde. Alle Whirly-Proteine weisen die charakteristische DNA-Bindedomäne KGKAAL auf. Das zuerst beschriebene Whirly-Protein war das p24 aus Kartoffel, welches später in StWhy1 umbenannt wurde. In der vorliegenden Arbeit wurden Untersuchungen zur Charakterisierung der whirly-Gene und Whirly-Proteine in Gerste durchgeführt. Untersuchungen zur Regulation der Genexpression ergaben, dass die Expression des whirly1-Gens von der Entwicklung, aber nicht vom Licht abhängt. Durch immunologische Analysen von Kern- und Plastidenfraktionen wurde nachgewiesen, dass das Protein gleichzeitig in beiden Kompartimenten vorliegt. Da das Protein im Kern und in den Plastiden dasselbe Molekulargewicht hat, könnte es sein, dass die Whirly1-Proteine aus den Organellen in den Zellkern verlagert werden. Dies könnte ein völlig neuer Weg der retrograden Kommunikation zwischen Plastiden und Zellkern sein. Ein weiteres Ziel war es, die postulierte Funktion von HvWhy1 als Repressor des seneszenzassoziierten HvS40-Gens im Zellkern zu untersuchen. Mit Hilfe von HvWhy1-RNAi-Linien konnte die Funktion als Repressor von HvS40 im jungen Blattgewebe bestätigt werden. Parallele Untersuchungen zur Expression des HvWhy2-Gens zeigten eine starke Akkumulation der mRNA sowohl im teilungsaktiven als auch im seneszenten Gewebe. Das HvWhy2-Protein wurde in einer Organellenfraktion, aber nicht im Zellkern nachgewiesen.

Whirly 1 is a single stranded DNA binding factor which has a molecular weight of 25kDa. Why1 belongs to a recently described protein family, so far only found in angiosperms. All members of the Whirly protein family have the characteristical domain KGKAAL in common which is involved in binding to DNA. The first Whirly protein which was described is p24 from potato, renamed StWhy1. The present study displays the results of the analysis that have been made due to characterize the whirly genes and Whirly proteins in barley. Surveys concerning the regulation of whirly1 gene expression revealed that the expression of this gene depends on plant development but not on the light. Via immunological analysis of protein extracts prepared from isolated nuclei and plastids the concurrent localization of the protein in both compartments was shown. The fact, that the molecular mass of the protein in the nucleus and in the plastids, respectively, is the same, suggest that the Whirly protein can be translocated from the organelles to the nucleus. This could be a completely new way of retrograde communication between plastids and nuclei. A further intention of this work was to examine the putative function of HvWhy1 as a repressor of the senescence associated HvS40 gene in the nucleus. Using HvWhy1-RNAi-lines the function as a repressor of HvS40 in young leaf tissue could be confirmed. Additional analysis of gene expression of the HvWhy2 gene revealed that mRNA accumulated both in the meristematic and senescent tissue. The HvWhy2 protein was detected in the fraction of organelles but not in the nucleus.

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Grabowski, Evelyn: Isolierung, Charakterisierung und funktionelle Analyse der Whirly-Proteine der Gerste (Hordeum vulgare L.). 2009.

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