Forschungsinteressen Dr. Philipp Denninger

Zellpolarität und Signalübertragung in Pflanzen

Während der Entwicklung mehrzelliger Organismen müssen Zellwachstum und Zelldifferenzierung koordiniert und streng reguliert werden, was asymmetrische Zellteilungen und polares Wachstum erfordert. Diesen Mechanismen liegt die polare Verteilung von Proteinen und deren Anreicherung in Membrandomänen innerhalb einer Zelle zugrunde. Wichtige Regulatoren dieser Zellpolarität in Pflanzen sind die RhoGTPasen RHO OF PLANTS (ROP), die durch GUANINE NUCLEOTIDE EXCHANGE FACTORS (ROPGEFs) aktiviert werden. Die Arbeitsgruppe Denninger untersucht diese Proteine, um zu verstehen wie sie selbst polarisieren und wie sie polares Wachstum aktivieren.

Für unsere Untersuchungen, verwenden wir Pollenschlauchwachstum, Zellteilung und andere Zellpolarisierungsereignisse in Arabidopsis thaliana, Marchantia polymorpha und Zea mays als Modellsysteme. Mit diesen Ergebnissen wollen wir die allgemeinen Mechanismen identifizieren, die die Zellpolarität initiieren und regulieren, die für das Zellwachstum und die allgemeine Pflanzenentwicklung verantwortlich sind.

Bisherige Ergebnisse

• Wir haben ein ROPGEF identifiziert, das für die Wurzelhaarinitiierung erforderlich ist, und herausgefunden, dass einzelne ROPGEFs unterschiedliche Funktionen innerhalb einer Zelle haben (Denninger et al., 2009).
• Wir haben identifiziert, welche ROPGEFs die Pollenkeimung initiieren, und beschrieben, dass sich polare Membrandomänen innerhalb der Zelle flexibel verschieben können  (Bouatta et al., 2024).

Forschungsziele

• Wir möchten verstehen, wie die Position von Zellpolaritätsdomänen festgelegt wird und wie sich diese Domänen etablieren. Wir untersuchen dies während der Pollenkeimung und bei der Teilung von Wurzelzellen, um zu verstehen, wie diese Zellen eine neue Polaritätsdomäne bilden können, die zu einer Neuausrichtung des Zellwachstums führt.
• Wir wollen die räumlich-zeitliche Zusammensetzung von ROP-Signalkomplexen während des polaren Wachstums identifizieren. Wir verwenden verschiedene in-vivo (z. B. Mikroskopie) und in-vitro (z. B. Proteomik) Techniken, um den ROP-Signalkomplex in Pollen zu untersuchen, der es uns ermöglichen wird, zu verstehen, welche Proteine für polares Wachstum erforderlich sind.
• Wir wollen verstehen, wie unkontrolliertes polares Wachstum und Signalübertragung eingedämmt werden können. Wir verwenden verschiedene zelluläre Systeme (z. B. Pollenschläuche, Wurzelhaare, Papillazellen), um zu untersuchen, wie zelluläre Signalwege negativ reguliert werden. Dies ist für eine normale Pflanzenentwicklung erforderlich, da dadurch unkontrollierte zelluläre Signalübertragung und Wachstum verhindert werden und normales Wachstum sichergestellt werden.

Methoden

• Konfokale Mikroskopie
• Bildanalyse und Quantifizierung
• Quantitative Protein-Protein-Interaktionsstudien (MST, FRET)