Funktion niedermolekularer Thylakoidmembranproteine und Assemblierungsfaktoren in der Biogenese, Aktivität und Stabilität der Photosynthesekomplexe

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Jörg Meurer
• Fachliche Zuordnung: Biochemie und Biophysik der Pflanzen ; Pflanzenphysiologie
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 263978931

Die hohe Anzahl an niedermolekularen (LMW), kern- und plastidenkodierten Peptiden ist eine beeindruckende Eigenschaft von photosynthetischen Komplexen der Thylakoidmembran. Hier untersuchen wir die verschiedenen Funktionen von Assemblierungsfaktoren und individuellen LMW-Proteinen in der Biogenese, Lichtabsorption, Elektronentransportprozessen, Phosphorylierung, Stabilisierung und Reparatur vornehmlich von Photosystem (PS)II unter Verwendung von verfügbaren Mutanten der korrespondierenden nukleären und plastidären Gene in Arabidopsis und Tabak. Das Repertoire der Mutanten dient dazu, die Zusammensetzung von Subkomplexen, die während der Assemblierung entstehen, und deren Lokalisation innerhalb des Thylakoidsystems zu identifizieren. Dies erfolgt mit Hilfe von nativen Gelen, Coimmunopräzipitation (Co-IP), Chromatographie, Cross-Linkern, Proteinmarkierungen (tagging), Fraktionierungstechniken und Massenspektrometrie. Wir konnten überzeugend belegen, dass das LMW-Membranprotein PsbN, welches bisher als PSII-Untereinheit annotiert war, kein Bestandteil dieses Komplexes ist, sondern maßgeblich für die Assemblierung des heterodimeren Reaktionszentrums von PSII benötigt wird. Direkte Interaktionspartner von PsbN und Faktoren, die mit PsbN in mehreren Präkomplexen vereint sind, werden identifiziert und bereits identifizierte Assoziationsfaktoren bestätigt sowie analysiert. Dabei verwenden wir methodisch das Split-Ubiquitin-System, overlay assays, SPR-Spektrometrie, Co-IP mit markierten Versionen von PsbN und Massenspektrometrie. Die adressierten Fragestellungen fördern unser Verständnis über die stufenweise Assemblierung, Lichtabsorption, den Elektrontransfer innerhalb und abgehend von PSII, die Wasserspaltung und O2-Produktion, Membrandynamik und Erholungsprozesse des anfälligen PSII nach Photoinhibition und Hitzeinaktivierung.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Dänemark, Norwegen, Schweden
• Beteiligte Personen: Professor Dr. Lutz Eichacker; Professor Dr. Poul Erik Jensen; Professor Dr. Wolfgang P. Schröder; Professorin Dr. Danja Schünemann