@article{NietzscheGuerraAlseekhetal.2017,
  author    = {Nietzsche, Madlen and Guerra, Tiziana and Alseekh, Saleh and Wiermer, Marcel and Sonnewald, Sophia and Fernie, Alisdair R. and B{\"o}rnke, Frederik},
  title     = {STOREKEEPER RELATED1/G-Element Binding Protein (STKR1) Interacts with Protein Kinase SnRK1},
  series = {Plant physiology : an international journal devoted to physiology, biochemistry, cellular and molecular biology, biophysics and environmental biology of plants},
  volume    = {176},
  journal   = {Plant physiology : an international journal devoted to physiology, biochemistry, cellular and molecular biology, biophysics and environmental biology of plants},
  number    = {2},
  publisher = {American Society of Plant Physiologists},
  address   = {Rockville},
  issn      = {0032-0889},
  doi       = {10.1104/pp.17.01461},
  pages     = {1773 -- 1792},
  year      = {2017},
  abstract  = {Sucrose nonfermenting related kinase1 (SnRK1) is a conserved energy sensor kinase that regulates cellular adaptation to energy deficit in plants. Activation of SnRK1 leads to the down-regulation of ATP-consuming biosynthetic processes and the stimulation of energy-generating catabolic reactions by transcriptional reprogramming and posttranslational modifications. Although considerable progress has been made during the last years in understanding the SnRK1 signaling pathway, many of its components remain unidentified. Here, we show that the catalytic alpha-subunits KIN10 and KIN11 of the Arabidopsis (Arabidopsis thaliana) SnRK1 complex interact with the STOREKEEPER RELATED1/G-Element Binding Protein (STKR1) inside the plant cell nucleus. Overexpression of STKR1 in transgenic Arabidopsis plants led to reduced growth, a delay in flowering, and strongly attenuated senescence. Metabolite profiling revealed that the transgenic lines exhausted their carbohydrates during the dark period to a greater extent than the wild type and accumulated a range of amino acids. At the global transcriptome level, genes affected by STKR1 overexpression were broadly associated with systemic acquired resistance, and transgenic plants showed enhanced resistance toward a virulent strain of the biotrophic oomycete pathogen Hyaloperonospora arabidopsidis Noco2. We discuss a possible connection of STKR1 function, SnRK1 signaling, and plant immunity.},
  language  = {en}
}
@article{NietzscheSchiesslBoernke2014,
  author    = {Nietzsche, Madlen and Schiessl, Ingrid and Boernke, Frederik},
  title     = {The complex becomes more complex: protein-protein interactions of SnRK1 with DUF581 family proteins provide a framework for cell and stimulus type-specific SnRK1 signaling in plants},
  series = {Frontiers in plant science},
  volume    = {5},
  journal   = {Frontiers in plant science},
  publisher = {Frontiers Research Foundation},
  address   = {Lausanne},
  issn      = {1664-462X},
  doi       = {10.3389/fpls.2014.00054},
  pages     = {13},
  year      = {2014},
  abstract  = {In plants, SNF1-related kinase (SnRK1) responds to the availability of carbohydrates as well as to environmental stresses by down-regulating ATP consuming biosynthetic processes, while stimulating energy-generating catabolic reactions through gene expression and post-transcriptional regulation. The functional SnRK1 complex is a heterotrimer where the catalytic alpha subunit associates with a regulatory beta subunit and an activating gamma subunit. Several different metabolites as well as the hormone abscisic acid (ABA) have been shown to modulate SnRK1 activity in a cell- and stimulus-type specific manner. It has been proposed that tissue- or stimulus-specific expression of adapter proteins mediating SnRK1 regulation can at least partly explain the differences observed in SnRK1 signaling. By using yeast two-hybrid and in planta bi-molecular fluorescence complementation assays we were able to demonstrate that proteins containing the domain of unknown function (DUF) 581 could interact with both isoforms of the SnRK1 alpha subunit (AKIN10/11) of Arabidopsis. A structure/function analysis suggests that the DUF581 is a generic SnRK1 interaction module and co-expression with DUF581 proteins in plant cells leads to reallocation of the kinase to specific regions within the nucleus. Yeast two-hybrid analyses suggest that SnRK1 and DUF581 proteins share common interaction partners inside the nucleus. The analysis of available microarray data implies that expression of the 19 members of the DUF581 encoding gene family in Arabidopsis is differentially regulated by hormones and environmental cues, indicating specialized functions of individual family members. We hypothesize that DUF581 proteins could act as mediators conferring tissue- and stimulus-type specific differences in SnRK1 regulation.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Nietzsche2016,
  author    = {Nietzsche, Madlen},
  title     = {Identifizierung und Charakterisierung neuer Komponenten der SnRK1-Signaltransduktion in Arabidopsis thaliana},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:kobv:517-opus4-98678},
  school      = {Universit{\"a}t Potsdam},
  pages     = {xi, 182},
  year      = {2016},
  abstract  = {F{\"u}r alle Organismen ist die Aufrechterhaltung ihres energetischen Gleichgewichts unter fluktuierenden Umweltbedingungen lebensnotwendig. In Eukaryoten steuern evolution{\"a}r konservierte Proteinkinasen, die in Pflanzen als SNF1-RELATED PROTEIN KINASE1 (SnRK1) bezeichnet werden, die Adaption an Stresssignale aus der Umwelt und an die Limitierung von N{\"a}hrstoffen und zellul{\"a}rer Energie. Die Aktivierung von SnRK1 bedingt eine umfangreiche transkriptionelle Umprogrammierung, die allgemein zu einer Repression energiekonsumierender Prozesse wie beispielsweise Zellteilung und Proteinbiosynthese und zu einer Induktion energieerzeugender, katabolischer Stoffwechselwege f{\"u}hrt. Wie unterschiedliche Signale zu einer generellen sowie teilweise gewebe- und stressspezifischen SnRK1-vermittelten Antwort f{\"u}hren ist bisher noch nicht ausreichend gekl{\"a}rt, auch weil bislang nur wenige Komponenten der SnRK1-Signaltransduktion identifiziert wurden. In dieser Arbeit konnte ein Protein-Protein-Interaktionsnetzwerk um die SnRK1αUntereinheiten aus Arabidopsis AKIN10/AKIN11 etabliert werden. Dadurch wurden zun{\"a}chst Mitglieder der pflanzenspezifischen DUF581-Proteinfamilie als Interaktionspartner der SnRK1α-Untereinheiten identifiziert. Diese Proteine sind {\"u}ber ihre konservierte DUF581Dom{\"a}ne, in der ein Zinkfinger-Motiv lokalisiert ist, f{\"a}hig mit AKIN10/AKIN11 zu interagieren. In planta Ko-Expressionsanalysen zeigten, dass die DUF581-Proteine eine Verschiebung der nucleo-cytoplasmatischen Lokalisierung von AKIN10 hin zu einer nahezu ausschließlichen zellkernspezifischen Lokalisierung beg{\"u}nstigen sowie die Ko-Lokalisierung von AKIN10 und DUF581-Proteinen im Nucleus. In Bimolekularen Fluoreszenzkomplementations-Analysen konnte die zellkernspezifische Interaktion von DUF581-Proteinen mit SnRK1α-Untereinheiten in planta best{\"a}tigt werden. Außerhalb der DUF581-Dom{\"a}ne weisen die Proteine einander keine große Sequenz{\"a}hnlichkeit auf. Aufgrund ihrer F{\"a}higkeit mit SnRK1 zu interagieren, dem Fehlen von SnRK1Phosphorylierungsmotiven sowie ihrer untereinander sehr variabler gewebs-, entwicklungs- und stimulusspezifischer Expression wurde f{\"u}r DUF581-Proteine eine Funktion als Adaptoren postuliert, die unter bestimmten physiologischen Bedingungen spezifische Substratproteine in den SnRK1-Komplex rekrutieren. Auf diese Weise k{\"o}nnten DUF581Proteine die Interaktion von SnRK1 mit deren Zielproteinen modifizieren und eine Feinjustierung der SnRK1-Signalweiterleitung erm{\"o}glichen. Durch weiterf{\"u}hrende Interaktionsstudien konnten DUF581-interagierende Proteine darunter Transkriptionsfaktoren, Proteinkinasen sowie regulatorische Proteine gefunden werden, die teilweise ebenfalls Wechselwirkungen mit SnRK1α-Untereinheiten aufzeigten. Im Rahmen dieser Arbeit wurde eines dieser Proteine f{\"u}r das eine Beteiligung an der SnRK1Signalweiterleitung als Transkriptionsregulator vermutet wurde n{\"a}her charakterisiert. STKR1 (STOREKEEPER RELATED 1), ein spezifischer Interaktionspartner von DUF581-18, geh{\"o}rt zu einer pflanzenspezifischen Leucin-Zipper-Transkriptionsfaktorfamilie und interagiert in Hefe sowie in planta mit SnRK1. Die zellkernspezifische Interaktion von STKR1 und AKIN10 in Pflanzen unterst{\"u}tzt die Vermutung der kooperativen Regulation von Zielgenen. Weiterhin stabilisierte die Anwesenheit von AKIN10 die Proteingehalte von STKR1, das wahrscheinlich {\"u}ber das 26S Proteasom abgebaut wird. Da es sich bei STKR1 um ein Phosphoprotein mit SnRK1-Phosphorylierungsmotiv handelt, stellt es sehr wahrscheinlich ein SnRK1-Substrat dar. Allerdings konnte eine SnRK1-vermittelte Phosphorylierung von STKR1 in dieser Arbeit nicht gezeigt werden. Der Verlust von einer Phosphorylierungsstelle beeinflusste die Homo- und Heterodimerisierungsf{\"a}higkeit von STKR1 in Hefeinteraktionsstudien, wodurch eine erh{\"o}hte Spezifit{\"a}t der Zielgenregulation erm{\"o}glicht werden k{\"o}nnte. Außerdem wurden Arabidopsis-Pflanzen mit einer ver{\"a}nderten STKR1-Expression ph{\"a}notypisch, physiologisch und molekularbiologisch charakterisiert. W{\"a}hrend der Verlust der STKR1-Expression zu Pflanzen f{\"u}hrte, die sich kaum von Wildtyp-Pflanzen unterschieden, bedingte die konstitutive {\"U}berexpression von STKR1 ein stark vermindertes Pflanzenwachstum sowie Entwicklungsverz{\"o}gerungen hinsichtlich der Bl{\"u}hinduktion und Seneszenz {\"a}hnlich wie sie auch bei SnRK1α-{\"U}berexpression beschrieben wurden. Pflanzen dieser Linien waren nicht in der Lage Anthocyane zu akkumulieren und enthielten geringere Gehalte an Chlorophyll und Carotinoiden. Neben einem erh{\"o}hten n{\"a}chtlichen St{\"a}rkeumsatz waren die Pflanzen durch geringere Saccharosegehalte im Vergleich zum Wildtyp gekennzeichnet. Eine Transkriptomanalyse ergab, dass in den STKR1-{\"u}berexprimierenden Pflanzen unter Energiemangelbedingungen, hervorgerufen durch eine verl{\"a}ngerte Dunkelphase, eine gr{\"o}ßere Anzahl an Genen im Vergleich zum Wildtyp differentiell reguliert war als w{\"a}hrend der Lichtphase. Dies spricht f{\"u}r eine Beteiligung von STKR1 an Prozessen, die w{\"a}hrend der verl{\"a}ngerten Dunkelphase aktiv sind. Ein solcher ist beispielsweise die SnRK1-Signaltransduktion, die unter energetischem Stress aktiviert wird. Die STKR1{\"U}berexpression f{\"u}hrte zudem zu einer verst{\"a}rkten transkriptionellen Induktion von Abwehrassoziierten Genen sowie NAC- und WRKY-Transkriptionsfaktoren nach verl{\"a}ngerter Dunkelphase. Die Transkriptomdaten deuteten auf eine stimulusunabh{\"a}ngige Induktion von Abwehrprozessen hin und konnten eine Erkl{\"a}rung f{\"u}r die ph{\"a}notypischen und physiologischen Auff{\"a}lligkeiten der STKR1-{\"U}berexprimierer liefern.},
  language  = {de}
}