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FOR 2092:  Biogenese der Thylakoidmembran: Räumlich/zeitliche Organisation der Assemblierung photosynthetischer Proteinkomplexe

Fachliche Zuordnung Biologie
Förderung Förderung von 2014 bis 2022
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 239484859
 
Der photosynthetische Elektronentransport wird durch mehrere Protein-Pigment-Komplexe katalysiert, die in einem speziellen Membransystem, den Thylakoiden, lokalisiert sind. Trotz des umfassenden Verständnisses ihrer Struktur und Funktion ist nur wenig über ihre Assemblierung während der Thylakoidmembranbiogenese bekannt. Das sich abzeichnende Modell dieses Prozesses beschreibt eine hochgradig geordnetes molekulares Gerüst von Assemblierungsfaktoren, welches die schrittweise Integration von Proteinen sowie organischer und anorganischer Kofaktoren bewerkstelligt. Aktuelle Arbeiten belegen zudem, dass die Produktion von photosynthetischen Komplexen an biogenen Subkompartimenten der Thylakoidmembran initiiert wird, von denen sie sich über diskrete und konservierte Assemblierungsintermediate zu einem funktionalen Energiewandlungsapparat entwickeln. Die Forschergruppe FOR2092 hat sich zum Ziel gesetzt, die molekularen Prinzipien der räumlichen sowie zeitlichen Organisation der Thylakoidmembranbiogenese im Rahmen eines multidisziplinären, systematischen Ansatzes aufzuklären. Hierfür wird die Expertise aus den Bereichen molekulare Genetik, Biochemie, Biophysik und Strukturanalyse kombiniert. Das Konzept schließt außerdem die vergleichende Analyse eines Satzes an geeigneten Modellorganismen ein, der erlaubt, den kompletten evolutionären Weg der Entwicklung der Komplexität des Thylakoidsystems von ursprünglichen Cyanobakterien bis hin zu Chloroplasten von Gefäßpflanzen zu verfolgen.Durch die Fokussierung auf ausgewählte Assemblierungsfaktoren und die räumliche und zeitliche Organisation ihrer Wirkungsweise, haben die gemeinsamen, aktuellen Anstrengungen der FOR2092 Mitglieder eine Reihe neuer molekularer Aspekte der Thylakoidbiogenese deutlich gemacht. Des Weiteren haben sowohl genetische als auch biochemische Experimentalansätze zur Identifizierung einer Vielzahl neuer Komponenten des Netzwerks von Assemblierungsfaktoren geführt. Diese Arbeiten bilden nun eine solide Grundlage für die weitergehende und umfassende Untersuchung des Biogeneseprozesses, welche in der Zukunft durch die vergleichende Analyse des pigmentfreien ATPase Komplexes sowie „state-of-the-art“ Studien der in situ Ultrastruktur von Thylakoiden komplementiert werden sollen. Das Konsortium ist sich sicher, dass durch die Beantwortung der Frage nach dem Wie, Wo und Wann des Ablaufs sowie der Integration der verschiedenen Assemblierungsprozesse, die Entwicklung von wissensbasierten Strategien für die gerichtete Veränderung der Thylakoidbiogenese in einem breiten Spektrum an photosynthetischen Modellorganismen zukünftig machbar sein wird.
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