Partitioning of the proton motive force into delta phi and delta pH and its role in light regulation of photosynthesis

• Antragsteller: Professor Dr. Peter Jahns
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenphysiologie ; Biochemie und Biophysik der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 239464501

Die Photosynthese wird angetrieben durch die Umwandlung von Lichtenergie in chemische Energie. Die gesamte protonenmotorische Kraft (pmf = die Summe des transmembranen elektrischen Potentials (delta phi) und pH Gradienten (delta pH)), die über der Thylakoidmembran im Zuge des photosynthetischen Elektronentransportes aufgebaut wird, stellt die Triebkraft für die ATP-Synthese dar. Die Bedeutung von delta phi für andere Prozesse, die durch den pH im Thylakoidlumen (und damit auch durch den pH Gradienten) reguliert werden, wie z.B. Energiedissipation und Zeaxanthin-Synthese, ist jedoch bislang weitgehend unverstanden. Die Aufteilung der pmf in die beiden Komponenten, delta phi und delta pH, kann in Pflanzen auf recht einfache Weise unter in vivo Bedingungen untersucht werden, und zwar anhand von Messungen der elektrochromen Absorptionsänderung, die ein direktes Maß für das transmembrane elektrische Feld darstellen. Unsere bisher durchgeführten Experimente zeigten, dass die Dynamik der Aufteilung der pmf unter in vivo Bedingungen nicht gut mit der Dynamik der pH-regulierten Energiedissipation übereinstimmt, was die Hypothese unterstützt, dass auch das transmembrane elektrische Feld zu diesem photoprotektiven Mechanismus beiträgt. Das Ziel des geplanten Projektes ist es, die Funktion des transmembranen elektrischen Feldes (delta phi) bei der Lichtaktivierung, der Lichtakklimatisation und der Regulation der Photosynthese aufzuklären. Zu diesem Zweck wollen wir einen spektroskopischen Ansatz verfolgen (i) zur detaillierten Charakterisierung der Dynamik der Aufteilung der pmf in Antwort auf variable Lichtbedingungen und im Zusammenhang mit pH-regulierten Prozessen und (ii) zur Untersuchung der Auswirkungen einer artifiziellen Modifikation der relativen Anteile von delta phi und delta pH an der gesamten pmf auf pH-regulierte Prozesse.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Großgeräte: Spectrophotometer
• Gerätegruppe: 1800 Spektralphotometer (UV, VIS), Spektrographen (außer Monochromatoren 565)