Wechselseitige Regulation der plastidären Proteinsynthese und des Kohlenstoffmetabolismus während der Thylakoidmembranbiogenese

• Antragsteller: Professor Jörg Nickelsen, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Biochemie und Biophysik der Pflanzen ; Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 241420340

Thylakoidmembranen stellen hochentwickelte Orte der photosynthetischen Energie-Transduktion dar. Für ihre Biogenese wird sowohl Lipid- als auch Proteinsynthese benötigt, allerdings ist unklar ob und wie diese beiden Biosynthesewege auf molekulare Ebene miteinander verknüpft sind. Es ist schon länger bekannt, dass der plastidäre Pyruvatdehydrogenase-Komplex aktivierte di-Carbon Vorläufer Moleküle (Acetyl-CoA) für die Fettsäure- und damit letztlich die Lipidsynthese produziert. Unsere Vorarbeiten zeigen, dass die DLA2-Untereinheit dieses Enzyms außerdem als Komponente in plastidären Ribonukleotidpartikeln auftritt und als solche eine Funktion für die räumliche Organisation der plastidären mRNA Translation in Chloroplasten der Grünalge Chlamydomonas reinhardtii erfüllt. Umgekehrt beeinträchtigt die Bindung von RNA die Pyruvatdehydrogenase-Aktivität. Diese Ergebnisse liefern somit erste Anhaltspunkte darauf, wie intraplastidäre metabolische Signaltransduktion und Genexpression im Rahmen der Thylakoidmembranbiogenese reziprok miteinander verknüpft sind. Außerdem liefern unsere Daten erste Hinweise darauf, dass eine duale Rolle des Proteins möglicherweise in evolutionär entfernten Organismen von Cyanobakterien bis zum Menschen verwirklicht ist.In diesem Projekt soll die präzise molekulare Wirkungsweise dieses regulatorischen Prinzips der metabolischen Kontrolle der Genexpression untersucht werden. Durch die Verwendung molekularer, genetischer und biochemischer Ansätze werden sowohl die RNA-bindende als auch die enzymatische Form von DLA2, die offenbar Komponenten unterschiedlicher Protein-Komplexe sind, genauer analysiert. Insbesondere die Dynamik und Komposition dieser Komplexe sowie die Rolle von Acetat/Acetyl-CoA für das Ausbalancieren beider DLA2 Funktionen stehen dabei im Vordergrund. Diese Arbeiten werden komplementiert durch Analysen in Cyanobakterien und Pflanzen, um Aussagen über die evolutionäre Konservierung eines solchen regulatorischen Schalters machen zu können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Kanada
• Beteiligte Personen: Professorin Dr. Iris Finkemeier; Professor Dr. Peter Geigenberger; Professor Dr. William Zerges