Strukturelle und funktionelle Untersuchungen der SBP-Box Gene in Physcomitrella patens

SBP-Box Gene bilden eine pflanzenspezifische Genfamilie, die wahrscheinlich für Transkriptionsfaktoren codieren. Außer der DNA-Bindedomäne, genannt SBP-Domäne, zeigen sie wenige konservierte Bereiche (Cardon et al., 1999). In A. thaliana gibt es 17 Mitglieder dieser Familie, die AtSPL-Gene genannt werden. Zu Beginn dieser Arbeit war über die Funktion der meisten SBP-Box Gene noch sehr wenig bekannt, da nur wenige vom Wildtyp abweichende Phänotypen beschrieben wurden. Im Rahmen dieser Doktorarbeit konnten 13 Mitglieder dieser Genfamilie in dem Laubmoos P. patens identifiziert werden, die PpSBP1-13 genannt wurden. Anhand einer phylogenetischen Rekonstruktion, die durch einen Vergleich der Exon-Intron Strukturen unterstützt wurde und vorhandener konservierter Bereiche außerhalb der SBP-Domäne konnten zwischen den PpSBP- und AtSPL-Genen vier Gruppen identifiziert werden. Zwei dieser Gruppen konnten in schon beschriebene Subfamilien eingeordnet werden. In allen PpSBP-Proteinen wurde ein Motiv ähnlich dem AHA-Motiv, eine bekannte Aktivierungsdomäne, gefunden werden. In den AtSPLs gibt es nur eine Variante dieses Motiv, AHA-like1 und dies zeigte eine transkriptionelle Aktivierung in Hefe. In den PpSBP-Proteinen gibt es drei Varianten von denen nur das AHA-like3 eine klare transkriptionelle Aktivierung in Hefe zeigte. Die Gene PpSBP3, 6 und 13 tragen die gleiche microRNA Zielsequenz für die miR156 wie einige SBP-Box Gene aus Samenpflanzen. Zumindest PpSBP3 ist ein Zielgen für die PpmiR156 (Arazi et al., 2005). Für die microRNA156 konnten zwei potentiell codierende Loci identifiziert werden, von denen mindestens einer, PpMIR156a, funktionell ist. Des Weiteren konnte gezeigt werden, ein PpMIR15 in Protoplasten aktiv ist und eine A. thaliana Zielsequenz erkennen kann. Im Laufe dieser Arbeit wurden konnte gezeigt werden, dass die Gene PpSBP3, 6 und 13 durch eine erhöhte Expression auf Cytokinin reagieren. Cytokinin fördert die Bildung von Knospen und wahrscheinlich spielen diese Gene in dem Prozess eine Rolle. Durch Gewinn- und Verlustmutanten konnten zum Teil erste Einblicke in eine mögliche Funktion einiger SBP-Box Gene gewonnen werden. Anhand von Veränderungen in dem Phänotyp der Gewinn- und Verlustmutanten für PpSBP1 und PpSBP4 kann die Vermutung geäußert werden, dass PpSBP1 wahrscheinlich eine Rolle bei der Transition von Chloronema zu Caulonema spielt und bei dem Auswachsen der Gametophoren beteiligt ist. Des Weiteren könnte es sein, das beiden Gene in der Signalkaskade von blauem Licht eine Rolle spielen und sie sich hemmend auf die Teilung der Zygote auswirken. Somit kann die Erforschung der SBP-Box Gene an einem weniger komplexen System wie P. patens uns zusätzliche Einblicke in die Funktion der Genfamilie geben

SBP-domain transcription factors as possible effectors of cryptochrome-mediated blue light signalling in the moss Physcomitrella patens

Cryptochromes are blue light absorbing photoreceptors found in many organisms and involved in numerous developmental processes. At least two highly similar cryptochromes are known to affect branching during gametophytic development in the moss Physcomitrella patens. We uncovered a relationship between these cryptochromes and the expression of particular members of the SBP-box genes, a plant specific transcription factor family. Transcript levels of the respective moss SBP-box genes, all belonging to the LG1-subfamily, were found to be dependent, albeit not exclusively, on blue light. Moreover, disruptant lines generated for two moss representatives of this SBP-box gene subfamily, both showed enhanced caulonema side branch formation, a phenotype opposite to that of the ppcry1a/1b double disruptant line. In this report we show that PpCRY1a and PpCRY1b act negatively on the transcript levels of several related moss SBP-box genes and that at least PpSBP1 and PpSBP4 act as negative regulators of side branch formation