Wasserlösliches Chlorophyllprotein WSCP: Biologische Funktion, Photophysik und proteingesteuerte Assemblierung von Nanopartikeln.

• Antragsteller: Professor Dr. Thomas Basché; Professor Dr. Harald Paulsen
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenphysiologie ; Physikalische Chemie von Molekülen, Flüssigkeiten und Grenzflächen, Biophysikalische Chemie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 248519600

• Erstellungsjahr: 2018

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Wasserlösliches Chlorophyll- (Chl) Protein (WSCP) ist ein Chl-bindendes Protein aus Pflanzen mit bisher unbekannter biologischer Funktion. Wegen seiner einfachen Architektur stellt WSCP ein hervorragendes Modell dar für die Analyse von Chl-Chl- und Chl-Protein-Wechselwirkungen. Eine rekombinante WSCP-Version wurde synthetisiert entweder mit 4 oder mit 2 Chl-Molekülen pro Protein-Tetramer; diese ermöglicht die Analyse von exzitonischen Chl-Chl-Wechselwirkungen. Eine kleine Zahl von Aminosäuren in der Chl-Bindestelle ist sowohl für die Farbverschiebung der Chl-Absorption wie für die Spezifität der Chl-a- bzw Chl-b-Bindung. Basierend auf der bekannten Biotin-Streptavidin-Kupplung wurden Au-Nanopartikel über biotinyliertes WSCP verknüpft. Im Falle von Dimeren, die mit Viskositätsgradienten-Zentrifugation angereichert und mit Elektronenmikroskopie charakterisiert wurden, befindet sich das Chl im plasmonischen „Hotspot“ der beiden Partikel. Korrelative Rastersonden- und konfokale Mikroskopie von einzelnen Dimeren ergaben eine Plasmonen-induzierte Fluoreszenzverstärkung von ~ 12. In flankierenden Einzelmolekül-Messungen wurden photophysikalische Ratenkonstanten sowohl für freies Chl a als auch für WSCP bestimmt.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• (2017) An unusual role for the phytyl chains in the photoprotection of the chlorophylls bound to water-soluble chlorophyll-binding proteins. Sci. Rep. 7, 7504
  Agostini, A.; Palm, D.M.; Schmitt, F.-J.; Albertini, M.; Di Valentin, M.; Paulsen, H. and Carbonera, D.
  
• (2017) Water-soluble chlorophyll protein (WSCP) stably binds two or four chlorophylls. Biochemistry 56, 1726-1736
  Palm, D.M.; Agostini, A.; Tenzer, S.; Gloeckle, B.M.; Werwie, M.; Carbonera, D. and Paulsen, H.
  
• (2018) Accessibility of protein-bound chlorophylls probed by dynamic electron polarization. Phys. Chem. Lett. 9, 672-678
  Agostini, A.; Palm, D.M.; Paulsen, H. and Carbonera, D.
  
• (2018) Specificity of chlorophyll a/b binding. Nature Plants
  Palm, D; Agostini, A.; Averesch, V.; Girr, P.; Werwie, M.; Takahashi, S.; Satoh, H.; Jaenicke, E. and Paulsen, H.