Das geheime Leben chloroplastidärer Vorläuferproteine im Zytosol: Modifikationen, Umsatz, und ihre Rolle in der Assemblierung der Photosynthese-Maschinerie

• Antragsteller: Professor Dr. Sacha Baginsky
• Fachliche Zuordnung: Biochemie und Biophysik der Pflanzen ; Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen
• Förderung: Förderung seit 2012
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 220285883

Protein-Import in Chloroplasten ist essentiell für deren Biogenese. Mehrere tausend kernkodierte Proteine werden in Chloroplasten importiert, d.h. ein Großteil des chloroplastidären Proteoms wird durch das Zytosol transportiert. Während dieser zytosolischen Phase können Vorläuferproteine modifiziert und/oder degradiert werden, und falls sie akkumulieren als Signal die Expression photosynthetischer Proteine im Zellkern kontrollieren. In diesem Projekt wollen wir den regulatorischen Beitrag dieser zytosolischen Phase für den Aufbau der Thylakoidmembran analysieren. Wir haben gezeigt, dass ein leichter Defekt im Proteasom zu einer verbesserten Photosyntheseleistung in Import-defizienten Plastiden und auch in Wildtyp-Plastiden führt. Wir haben diese Ergebnisse dahingehend interpretiert, dass ein leichter Defekt im Proteasom den Umsatz von Vorläuferproteinen verlangsamt, wodurch mehr Vorläuferproteine für eine längere Zeit für den Import zur Verfügung stehen. Dies bedeutet für den Wildtyp, dass konstant funktionelle Vorläufer degradiert werden, wodurch der Aufbau der Photosynthesekomplexe eingeschränkt wird. Das Projekt kann in zwei Teile unterteilt werden, die folgende Aspekte bearbeiten: i. Ist der Einfluss von Proteasom-Defekten auf die Photosyntheseleistung generalisierbar, und wie genau erfolgt die Einflussnahme mechanistisch, und ii. Wie beeinflusst der Vorläufer-Umsatz im Zytosol den Aufbau der Thylakoidmembran, und welche Faktoren sind an der Regulation der Vorläuferstabilität beteiligt. Zusammen werden die beiden Teilaspekte zu einem besseren Verständnis proteasomaler Kontrolle der Thylakoidmembran-Biogenese, die unabhängig von transkriptioneller Regulation erfolgt, führen. Die beiden Teile werden zusammengeführt sobald es darum geht direkt die Vorläuferstabilität zu modifizieren, und die Eignung dieses Vorgehens für biotechnologische Anwendungen zu evaluieren.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen