Charakterisierung der Rollen von PAM71 und PAM71HL in der Manganhomöostase in Chloroplasten

• Antragstellerin: Privatdozentin Dr. Anja Schneider
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenphysiologie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 390634684

Die photosynthetische Wasserspaltung findet an einem Mangan-enthaltenden Metallkomplex (Mn Cluster) statt, der in das Photosystem II eingebettet ist und sich im Thylakoidlumen befindet. Durch die Untersuchung einer Arabidopsis thaliana Mutante mit stark eingeschränkter Photosystem II Funktion konnten wir das Membranprotein PHOTOSYNTHESIS AFFECTED MUTANT71 (PAM71) identifizieren, welches eine entscheidende Rolle beim Transport von Mangan über die Thylakoidmembran in das Thylakoidlumen spielt. Daher hat die pam71 Mutante weniger Mangan zur Assemblierung des Mn Clusters zur Verfügung was die Photosyntheseleistung einschränkt. PAM71 gehört zu einer Proteinfamilie mit Vertretern bei Pflanzen, Grünalgen, Cyanobakterien und Tieren einschließlich des Menschen. In Arabidopsis thaliana kommen außerdem vier PAM71-ähnliche Proteine vor. Für das nächstverwandte Protein, PAM71HL, wird ebenfalls eine Lokalisation in Chloroplasten vorhergesagt. In unseren Vorarbeiten haben wir gezeigt, dass die Photosyntheseleistung einer pam71hl Mutante sehr stark reduziert ist und dass PAM71 und PAM71HL keine redundanten Funktionen in Chloroplasten besitzen. Außerdem konnten wir ein mit PAM71 interagierendes Protein im Thylakoidlumen identifizieren. Dieses Projekt zielt darauf ab (I) die Funktion von PAM71HL, besonders im Hinblick auf eine geänderte Mangan-Homöostase in Chloroplasten, aufzuklären. (II) Komplementationsstudien sollen aufklären, ob die molekulare Funktionen von PAM71, PAM71HL und deren Homologe aus anderen Organismen konserviert sind. (III) Die Funktion von PAM71 und PAM71HL in Bezug auf Manganmangel bzw. Stress wird in Linien mit geänderter PAM71/PAM71HL Expression untersucht. (IV) Außerdem sollen Interaktionspartner von PAM71 charakterisiert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen