Subcellular Localization of Nicotiana tabacum TGA Transcription Factors

Abstract

Die Salicylsäure (SA) ist ein wichtiges Signalmolekül bei der Regulation der pflanzlichen Pathogenabwehr. as-1-ähnliche cis-Elemente in den Promotoren von vielen Abwehrgenen vermitteln SA- und auch Auxin-induzierbare Genexpression. Diese Elemente werden vom ASF-1/SARP-Proteinkomplex erkannt, dessen Hauptkomponenten DNA-Bindeproteine aus der TGA-Familie der pflanzlichen bZIP-Transkriptionsfaktoren sind. In dieser Arbeit wurden Fusionsproteine von TGA2.1, TGA2.2 und TGA1a mit GFP unter der Kontrolle des HBT-Promotors transient in Pflanzenprotoplasten oder stabil in transgenen Pflanzen exprimiert und direkt in lebenden Zellen über Fluoreszenz- und konfokale Laser-Scanning-Mikroskopie visualisiert. Bei den mikroskopischen Analysen konnte die Fluoreszenz der drei TGA-GFP-Fusionsproteine überwiegend im Kern (mit Ausnahme des Nukleolus) beobachtet werden. Allerdings ließen sich biochemisch mit Hilfe eines Antiserums gegen die beiden C Termini der TGA-Faktoren auch geringe Mengen von TGA2.1-GFP und TGA2.2-GFP in cytosolischen Extrakten der entsprechenden transgenen Pflanzen nachweisen. Fusionen der C terminalen Anteile von TGA2.2 und TGA1a an den C Terminus von CHS-GFP wurden bei transienter Expression ebenfalls im Cytosol beobachtet. Es konnte nicht abschließend geklärt werden, ob dass auf das Fehlen der NLS oder auf die Anwesenheit einer NES zurück zu führen ist. Die TGA-GFP-Fusionsproteine konnten das as 1-Element in vitro in Gelretardationsanalysen erkennen und in Form von Homo-oder Heterodimeren daran binden. Die TGA-GFP-Fusionsproteine waren auch in der Lage, die Expression des frühen (immediate-early) GST-Gens Nt103 in Blättern nach Induktion mit Salicylsäure oder Auxin zu beeinflussen. TGA2.1-GFP und TGA2.2-GFP zeigten im allgemeinen einen positiven Effekt auf die Nt103-mRNA-Menge (2-4-facher Anstieg verglichen mit dem Wildtyp), wobei sich der Effekt stärker auf die SA-induzierte Expression auswirkte als auf die 2,4-D-Proben. TGA1a-GFP schien die Expression von Nt103 in Blättern in beiden Fällen leicht negativ oder gar nicht zu beeinflussen. Die Mobilitätsparameter der verschiedenen TGA-GFP-Fusionsproteine im Kern wurden mit Hilfe von FCS, kombiniert mit CLMS, untersucht. Während die Mobilität des Kontrollproteins TetR-GFP, dass keine endogenen Interaktionpartner hat, einheitlich war, schienen Subfraktionen der TGA-GFP Fusionproteine in ihrer Mobilität beeinflusst. Generell konnte zwischen einer mobileren und einer weniger mobilen Fraktion unterschieden werden. Bei manchen Messungen waren die TGA-Faktoren im Kern sogar gänzlich immobil. Die relative Anteil von weniger mobilen, bzw. immobilen und mobilen TGA-faktoren unterschied sich in den unterschiedlichen analysierten Zelltypen (längliche und echte Epidermiszellen, Schießzellen, Trichomzellen). Um einen eindeutigen Effekt von Salizylsäure auf die Mobilität der TGA-Faktoren festzumachen, sind wegen der großen Variabilität weitere Messungen nötig.