Structure, function and signalling in Cph1 and related phytochromes

• Antragsteller: Professor Dr. Lars-Oliver Essen; Professor Jonathan Hughes, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Strukturbiologie
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 216000902

Phytochrome sind molekulare Photoschalter, die zentrale Rollen in der pflanzlichen Entwicklung spielen und in vielen Mikroorganismen bekannt sind. Während die Signalmechanismen durch pflanzliche Phytochrome im Einzelnen bisher nur unzureichend verstanden sind, beteiligen sich viele prokaryotische Phytochrome als licht-regulierte, sensorische Histidinproteinkinasen (SHPK’s) an Zweikomponentensignalwegen. Das cyanobakterielle Phytochrom Cph1 zeigt verschiedene Ähnlichkeiten zu pflanzlichen Phytochromen, ist jedoch wesentlich leichter verfügbar für biophysikalische und biochemische Studien, wie unsere Strukturaufklärung des sensorischen Moduls zeigt. Wir wollen anhand von Cph1 und der vorhandenen 3D-Strukturinformationen die intramolekulare Signalleitung von Phytochromen studieren. Entsprechende Photorezeptoren werden konstruiert um hypothetische Signalmechanismen mit Hilfe von spektroskopischen, chromatographischen, und enzymatischen Assays experimentell zu untersuchen. Wir erwarten 3DStrukturinformationen über den photoaktivierten Pfr-Zustand sowie von Volllängen-Cph1 bzw. eines verwandten prokaryontischen Phytochroms erhalten zu können. Schließlich werden wir auch die Strukturanalyse pflanzlicher Phytochrome angehen. Dadurch erwarten wir den intramolekularen, regulatorischen Mechanismus von sensorischen Histidinproteinkinasen aufzuklären sowie von solchen, die gemeinsam oder unterschiedlich zwischen pflanzlichen und cyanobakteriellen Phytochromen sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen