Untersuchung der Funktion von PAM71, PAM71L und AtCGL20 bei der Biogenese und Funktionalität von Photosystem II und der NAD(P)H Dehydrogenase

• Antragsteller: Professor Dr. Dario Leister
• Fachliche Zuordnung: Biochemie und Biophysik der Pflanzen ; Pflanzenphysiologie
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 197471519

Dieses Projekt beinhaltet die Untersuchung von drei Proteinen bezüglich ihrer Funktion bei der Biogenese und Funktionalität der Thylakoid-Multiproteinkomplexe Photosystem II (PSII) und NAD(P)H Dehydrogenase (NDH). Die Arabidopsis Mutante pam71 weist einen Defekt im PSII auf, der ursächlich auf eine Fehlfunktion des wasserspaltenden Komplexes zurückzuführen ist. Bei dem PAM71 Protein handelt es sich um ein integrales, Thylakoid-lokalisiertes Membranprotein mit 7 Transmembranspannen. Aufgrund von Sequenzhomologien zu Proteinen aus Hefe und Mensch könnte PAM71 eine Funktion als Transporter von Metallionen - insbesondere Calcium - besitzen. Um diese Hypothese zu überprüfen sollen Metallionen-Konzentrationen in Chloroplasten/Thylakoiden bestimmt werden und die Auswirkungen auf den elektrochemischen Protonengradienten, sowie die Aktivität von Calvin Zyklus Enzymen getestet werden. Außerdem sollen Kationenaufnahme-Experimente in das Thylakoidlumen Auskunft über das Substrat von PAM71 geben. Die Aktivität von rekombinant exprimiertem PAM71 Protein wird in Lipid Bilayer Assays überprüft. In Arabidopsis thaliana gibt es ein weiteres PAM71-homologes, Thylakoid-lokalisiertes Protein: PAM71L. Eine detaillierte Mutantenanalyse von pam71l und pam71 pam71l wird zeigen, ob PAM71L ebenfalls eine wichtige Funktion für die Funktion von PSII besitzt. Das chloroplastidäre Protein AtCGL20 wird von den zwei paralogen Genen AtCGL20A und AtCGL20B in Arabidopsis kodiert, die ein hohes Maß an Koregulation mit Genen für die chloroplastidäre Genexpression aufweisen. Die Untersuchung entsprechender Einzel- und Doppelmutanten zeigte, dass ohne AtCGL20 eine Beeinträchtigung der Photosynthese vorliegt, insbesondere was die Anreicherung und Aktivität des NDH Komplexes betrifft. Daher ist es unser Ziel, die Aufgabe von AtCGL20 bezüglicher NDH Biogenese und Funktion aufzuklären. Diese Untersuchungen konzentrieren sich auf die vermutliche Funktion von AtCGL20 bei der chloroplastidären Genexpression (basierend auf dem oben beschriebenen Expressionsprofil der AtCGL20 Gene). Dazu werden entsprechende Mutanten (atcgl20a, atcgl20b, atcgl20ab) und Überexpressionslinien untersucht, v.a. in Bezug auf ihre Effekte auf die chloroplastidäre Genexpression. Komplementäre Untersuchungen sollen die Funktion von AtCGL20 auf Proteinebene aufklären, insbesondere bezüglich Interaktionen mit anderen chloroplastidären Proteinen oder Nukleinsäuren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen