Prof. Dr. Veronica Maurino-Lercher

Mich interessieren molekulare Anpassungen des Pflanzenstoffwechsels an Umweltveränderungen: Als sessile Organismen haben Pflanzen nur eine sehr begrenzte Kontrolle über ihre Umwelt. Sie kompensieren dies durch außergewöhnliche Plastizität, indem sie ihre Struktur und Physiologie in Echtzeit und über evolutionäre Zeiträume hinweg anpassen. Im Laufe der Pflanzenevolution haben sich adaptive Merkmale herausgebildet, die den Fortpflanzungserfolg in einem breiten Spektrum von Umweltbedingungen sicherstellen. Da die Umwelt jedoch variabel ist, führte die natürliche Auslese für die meisten adaptiven Merkmale auch zur Entwicklung von Regulierungsmechanismen, die sie auf molekularer Ebene als Reaktion auf die unmittelbare Umwelt anpassen. Wir interessieren uns für zentrale Stoffwechselprozesse, die an der Anpassung von Pflanzen an die sich ständig verändernde Umwelt beteiligt sind, und konzentrieren uns dabei auf den Stoffwechsel organischer Säuren (Drincovich et al., 2016: Maurino und Engqvist, 2015) und Systeme zur Kontrolle von Metabolitenschäden (Hüdig et al., 2018). Organische Säuren sind Zwischenprodukte der wichtigsten Kohlenstoffverarbeitungswege in Pflanzenzellen. Eine wichtige organische Säure ist Malat, das an zentralen Stoffwechselwegen wie der mitochondrialen Atmung, der Photorespiration und dem photosynthetischen C4-Zyklus beteiligt ist. Malat spielt auch eine wichtige Rolle bei Redox-Signalen und physiologischen Reaktionen auf biotische Herausforderungen und Metallionen im Boden. Eines unserer Hauptforschungsthemen ist die zelluläre Funktion und Regulation von Proteinen, die am Malat-Stoffwechsel beteiligt sind (Balparda et al., 2022: Fuchs et al., 2020: Elsässer, et al., 2020: Badia et al., 2020: Racca et al., 2018, Pires et al., 2016: Welchen et al, 2016: Badia et al., 2015: Voll et al., 2012: Zell et al., 2010). Der pflanzliche Stoffwechsel geht weit über die Grenzen der zentralen Stoffwechselwege hinaus. Als System der realen Welt ist er nicht so geordnet und perfekt, wie es im klassischen Biochemieunterricht gelehrt wird. Spontane Reaktionen und die Nebenaktivität von Enzymen tragen zur Bildung unerwünschter Verbindungen bei, die in den meisten Fällen für die Zelle schädlich sind. Diese "beschädigten Moleküle" vermehren sich, wenn Pflanzen Stressfaktoren ausgesetzt sind. Um Metabolitenschäden zu kontrollieren, haben Pflanzen mindestens drei verschiedene Arten von Systemen entwickelt, die auf Reparatur, Steuerung bzw. Auffangen basieren (Hüdig et al., 2015). Unser Ziel ist es, die molekulare Entwicklung und Regulierung von Proteinen zu entschlüsseln, die an prominenten pflanzlichen Kontrollsystemen beteiligt sind. Wir interessieren uns insbesondere für den photorespiratorischen Weg als Beispiel für Reparatursysteme (Schmitz et al., 2020: Schmitz et al, 2017: Hagemann et al., 2016: Esser et al., 2014): den C4-Photosyntheseweg als Beispiel für Steuersysteme (Hüdig et al, 2022: Tronconi et al., 2020: Alvarez et al., 2019: Bovdilova et al., 2019): der Glyoxylase-Weg als Fängersystem für reaktive Carbonylspezies (Schmitz et al., 2018: Schmitz et al., 2017). Wir untersuchen auch die regulatorischen Funktionen von reaktiven Sauerstoff- und Carbonylspezies im zellulären Stoffwechsel und in der Zellfunktion (Schmidt et al., 2020: von der Mark et al., 2020: Sewelam, 2014: Balazadeh et al., 2012). Die Forschungsaktivitäten meiner Gruppe tragen nicht nur zu einem detaillierten Verständnis zentraler pflanzlicher Stoffwechselprozesse bei. Wir entwickeln auch Strategien zur Verbesserung der Reaktionen von Pflanzen auf Umweltveränderungen, die zu einer besseren Ressourcennutzung und höheren Erträgen führen (Drincovich und Maurino, 2022: Maurino, 2019: Müller et al, 2018: Maier et al, 2012). Die Beantwortung dieser wichtigen Fragen erfordert die Kombination von Techniken aus der Biochemie, Molekularbiologie, Physiologie und Bioinformatik, wodurch unsere Forschung fest in einen interdisziplinären Kontext eingebettet ist.