MAS NMR Untersuchungen zur intramolekularen Funktion und Signaltransduktion in Phytochrom

• Antragsteller: Professor Dr. Jonathan Hughes, Ph.D.; Professor Dr. Jörg Matysik
• Fachliche Zuordnung: Strukturbiologie
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 207453734

Phytochrome sind Photorezeptor-Moleküle, die in der Natur zur Lichtwahrnehmung weit verbreitet sind - zum Beispiel zur Keimungs- und Blühinduktion bei Pflanzen. Wir haben bereits Festkörper-NMR-Methoden angewendet, um die Funktionsmechanismen cyanobakterieller Phytochrome zu untersuchen. Wir planen zu untersuchen, wie Photonen das Molekül de/aktivieren und zwar von der primären Photoreaktion durch das Protein, um abschließend seine biochemische Wirkung in der Zelle zu regulieren. Dazu werden paarweise verschiedene Aminosäuren und / oder der Chromophor 13C/15N-markiert, sodass Wechselwirkungen und Licht-abhängige Veränderungen im gesamten Protein verfolgt werden können. Wir wollen dafür Methoden entwickeln, womit die Abstände zwischen benachbarten Atomen genau gemessen werden können. Wir werden unsere Proben in situ bestrahlen und Intermediate bei unterschiedlichen Temperaturen einfrieren, um den Reaktionsmechanismus besser zu verstehen, sowohl in Hinsicht auf die Photoreaktion per se als auch die darauf folgende Signalweiterleitung. Wir wollen spezifische Mutanten produzieren, um das System experimentell zu beeinflussen. Wir wollen auch andere Phytochrome untersuchen, einschließlich die der Pflanzen. Das Wissen über den funktionellen Mechanismus in Phytochromen wird auch relevant sein für das Verständnis von verwandten regulatorischen Molekülen, wie zum Beispiel sensorischen Kinasen, die in Mikroorganismen - darunter auch viele Krankheitserreger - eine wichtige Rolle spielen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen