Funktion des PsbS Proteins in Chlamydomonas reinhardtii
Biochemie und Biophysik der Pflanzen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Wärmedissipation überschüssiger Anregungsenergie (NPQ) im Starklicht (HL) ist ein wichtiger photoprotektiver Mechanismus photosynthetischer Organismen zur Minimierung photo-oxidativer Schädigungen durch reaktive Sauerstoffspezies. In Landpflanzen fällt dem Photosystem II (II) Protein PsbS eine Schlüsselrolle bei der Regulation des NPQ zu. PsbS fungiert als Sensor des Lumen pH und kontrolliert NPQ-relevante Konformationsänderungen in der PSII Antenne. In der Grünalge Chlamydomonas reinhardtii dagegen dienen LHCSR Proteine als pH-Sensoren und Regulatoren des NPQ. Die Aktivierung des NPQ erfordert dabei eine mehrstündige HL Akklimatisation, während der die LHCSR Proteine erst synthetisiert werden. Die Rolle von PsbS in C. reinhardtii ist noch unklar. Zu Beginn des Projektes war bekannt, dass PsbS nur transient während der HL Akklimatisation gebildet wird und dass PsbS keine direkte Funktion im NPQ ausübt. In diesem Projekt wurde die mögliche Funktion von PsbS und die Regulation der PsbS-Menge in C. reinhardtii näher untersucht. Dazu haben wir die HL Akklimatisation von C. reinhardtii Zellen unter verschiedenen Stressbedingungen im Vergleich mit der Dynamik der PsbS Bildung charakterisiert und zum anderen die Faktoren untersucht, die am Abbau des PsbS Proteins beteiligt sind. Es zeigte sich, dass der Abbau von PsbS ein lichtabhängiger Prozess ist, an dem Deg und FtsH Proteasen beteiligt sind, und dass der Abbau spezifisch für das PsbS Protein aus C. reinhardtii ist, da das Arabidopsis PsbS Protein nicht abgebaut werden konnte. Unter verschiedenen Stressbedingungen, wie z.B. fluktuierendem HL oder kombiniertem Salz und HL Stress konnte eine verstärkte Akkumulation von PsbS beobachtet werden, die mit einem Anstieg der Menge an Zeaxanthin – ein Xanthophyll, das photoprotektive Funktion im Chloroplast erfüllt – einherging. Der Verlust von PsbS hatte keinen Einfluss auf die NPQ Kapazität, führte aber zu erniedrigten Mengen an Zeaxanthin und einer veränderten Fettzusammensetzung. Diese Befunde unterstützen eine NPQ-unabhängige photoprotektive Funktion von PsbS in C. reinhardtii, welche wahrscheinlich mit einer Modifikation der Eigenschaften oder der Reorganisation der Thylakoidmembran in Zusammenhang steht.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
-
Combined high light and salt stress enhances accumulation of PsbS and zeaxanthin in Chlamydomonas reinhardtii. Physiologia Plantarum, 176(2).
Hemker, Fritz; Zielasek, Fabian & Jahns, Peter
-
Intervening dark periods negatively affect the photosynthetic performance of Chlamydomonas reinhardtii during growth under fluctuating high light. Plant, Cell & Environment, 47(11), 4246-4258.
Hemker, Fritz; Ammelburger, Nicolas & Jahns, Peter
