Struktur und Funktion von Photosystem I zugehörigen Superkomplexen in Chlamydomonas reinhardtii

• Antragsteller: Professor Dr. Michael Hippler
• Fachliche Zuordnung: Biochemie und Biophysik der Pflanzen
• Förderung: Förderung seit 2014
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 264025349

In diesem Antrag möchten wir den dynamischen Umbau von Photosystem I (PSI) Superkomplexen in C. reinhardtii untersuchen. Diese Superkomplexe werden zwischen PSI und seinen assoziierten Lichtsammlerproteinen (LHCI), zwischen PSI-LHCI und Lichtsammlerproteinen des Photosystem II (LHCII) während dem Prozess der „State Transition“ sowie zwischen zwei PSI-LHCI-Monomeren gebildet. Beim letzteren entsteht ein PSI-Dimer. Darüber hinaus können PSI-LHCI-Cyt b6f-Superkomplexe gebildet werden. Ein Schwerpunkt des aktuellen Antrags ist es die Rolle von LHCA2, LHCA9, PSAG und PSAH bei der Bildung von PSI-LHCI-LHCII, PSI-LHCI-Dimeren sowie PSI-LHCI-Cyt b6f -Superkomplexen und deren Konsequenzen für die Regulation der Elektronenverteilung auf der PSI-Akzeptor Seite zu untersuchen. Zudem sollen die Auswirkungen auf die „State Transition“ und die Effizienz des photosynthetischen Elektrontransfers analysiert werden. Durch Kryo-ET möchten wir die Ausbildung von PSI-LHCI-Dimeren sowie PSI-LHCI-Cyt b6f -Superkomplexen in vivo adressieren. Ein weiteres Ziel des Vorhabens ist es, PSI-LHCI-Cyt b6f -Superkomplexe zu isolieren und deren Struktur durch Kryo-EM-Analysen zu bestimmen. Außerdem wollen wir die Struktur von PSI-LHCI-Cyt c6-Komplexen durch Kryo-EM ermitteln. Dies ist von besonderem Interesse, da das eukaryotische Cyt c6 den cyanobakteriellen Elektronendonatoren ähnlicher ist als das eukaryotische Plastocyanin (PC). Daher würde uns die Struktur von PSI-LHCI- Cyt c6 -Komplexen Einblicke in die Bindung eines evolutionären Zwischenprodukts geben, das sich leicht mit den bekannten PSI-LHCI-PC-Strukturen von Chlamydomonas und Gefäßpflanzen vergleichen ließe.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Schweden, Schweiz
• Kooperationspartner: Professor Dr. Alexey Amunts; Professor Dr. Benjamin Engel, Ph.D.