Universität Hamburg - der Forschung, der Lehre, der Bildung, zur Homepage
Fachbereich Biologie

Foto: UHH/ Kragler

Willkommen bei den Forschungsprojekten von Prof. Dr. Julia Kehr

Die systemische Signalübertragung durch das Phloem spielt in höheren Pflanzen eine entscheidende Rolle bei der Regulierung von Pflanzenwachstum und -entwicklung und bei der Reaktion auf Umweltstress und Pathogenbefall. Wir charakterisieren spezifische mobile RNAs, die als solche systemischen Signale wirken können, und RNA-bindende Proteine (RBPs), die an ihrem Transport beteiligt sind. Viele der RBPs, die Ribonukleoprotein-Komplexe (RNPs) bilden, sind in der Lage, eine Phasentrennung zu unterlaufen und dadurch biomolekulare Kondensate zu bilden. Wir untersuchen die Dynamik und die Funktionen solcher Protein-RNA-Kondensate in vitro und in vivo.

Zu den derzeit laufenden Projekten gehören:

Um Signalmoleküle in den Langstreckentransportsystemen zu identifizieren, setzen wir Pflanzen verschiedenen Stressbedingungen aus (z.B. Nährstoffmangel, Trockenheit, Pathogene), um RNAs und Proteine zu finden, die unter diesen Bedingungen vermehrt transportiert werden und somit als Informationsüberträger in Frage kommen (Buhtz et al. 2010).

Um Phloemproteine, RNAs und Protein-RNA-Komplexe zu identifizieren, extrahieren wir Phloemsaftproben und untersuchen sie mit massenspektrometriebasierter Proteomik und Hochdurchsatz-RNA-Sequenzierung (Giavalisco et al. 2006, Kehr und Kragler 2018). Native RNA-Protein-Komplexe werden isoliert und durch spezielle Elektrophorese Techniken getrennt (Ostendorp et al. 2017).

Makromoleküle wie Proteine und RNAs können in Zellen durch Phasentrennung membranfreie Kompartimente, sogenannte Kondensate oder Granules, bilden. Diese Kondensate können in Pflanzen entscheidenden Einfluss auf Entwicklung, Signaltransduktion oder Anpassung auf Stressbedingungen haben. Wir nutzen verschiedene Mikroskopie- und Assay-basierte Methoden in vitro und in vivo, um die Zusammensetzung solcher Kondensate und den Mechanismus ihrer Entstehung zu entschlüsseln (Ostendorp et al. 2022).

Extrazelluläre RNAs (exRNAs) können eine Schlüsselrolle bei der Infektion von Pflanzen durch Krankheitserreger spielen und haben daher auch ein hohes Potenzial zur Verbesserung der Pflanzengesundheit. Die DFG Forschungsgruppe 5116 hat zum Ziel, ein mechanistisches Verständnis der RNA-vermittelten „Cross-Kingdom“Kommunikation zwischen Pflanzenwirten und ihren Pathogenen zu entwickeln. Wir untersuchen dabei, inwieweit der extrazelluläre RNA-Austausch zwischen Pflanzenwirt und dem vaskulären Welkepathogen Verticillium longisporum am Infektionsprozess beteiligt ist und wie extrazelluläre RNAs und RNA-RBP-Komplexe zwischen Wirten und Pathogenen ausgetauscht werden können.

Die schädlichsten Pflanzenviren sind RNA-Viren. Wie endogene RNAs können sich diese Viren auch über das Phloem in der gesamten Pflanze verbreiten. Wir charakterisieren RNA-bindende Proteine aus dem Pflanzenwirt und dem Virus, die die systemische Translokation vermitteln.