Das Metallbindeprotein HIPP3 als regulatorische Komponente pflanzlicher Stressantworten und Entwicklung

Abstract

Im Fokus der vorliegenden Arbeit liegt das Protein HIPP3 (At5g60800) aus Arabidopsis thaliana, das sich neben dem Vorhandensein von zwei HMA-Domänen und einem C-terminalen Isoprenylierungsmotiv durch vier Kernlokalisations-sequenzen (NLS) auszeichnet. Die Kernlokalisation konnte bestätigt werden. Experimente belegen weiterhin die Bindung von Zink und ein komplexes Expressionsverhalten. Überexpressionsmutanten von HIPP3 zeigen eine deutliche Verzögerung der Blütenbildung. Außerdem konnte mit Array-Analysen eine distinkte Veränderung im Expressionsmuster nachgewiesen werden, wobei insbesondere Gene, die der Pathogenantwort, der Entwicklung und regulatorischen Prozessen zuzuordnen sind, betroffen sind. Eine regulatorische Funktion von HIPP3 in verschiedenen pflanzlichen Signalwegen der Blüten- und Samenentwicklung, aber auch in Antworten auf biotischen und abiotischen Stress ist sehr wahrscheinlich. Insbesondere konnte eine funktionelle Einbindung von HIPP3 in den Salicylat abhängigen Signalweg der Pathogenantwort gezeigt werden.

Arabidopsis thaliana HIPP3 (At5g60800) is a member of the HIPP protein family featuring a C-terminal isoprenylation motif, two heavy metal binding HMA domains and four nuclear localization signals (NLS). Microscopy of onion epidermis cells after transient expression of a chimeric GFP::HIPP3 protein confirmed its nuclear localization and ICP-MS analyses of HIPP3 overexpressed in E. coli revealed binding of zinc. It shows expression patterns as other pathogen related genes. Overexpression lines of HIPP3 were affected in flowering. To identify putative target genes of HIPP3, array analyses comparing overexpression lines with wild type were performed. Expression of more than 400 genes was clearly affected. Especially genes involved in pathogen response, abiotic stress responses and in seed and flower development were differentially expressed in the overexpression lines of HIPP3. Co-expression analysis of genes affected by HIPP3 overexpression indicates a regulatory function of HIPP3 in the LSD1 and PAD4 regulated salicylate pathway of pathogen response and also in seed and flower development.