Cryptochrom Photorezeptoren in der Grünalge Chlamydomonas reinhardtii: Vielseitigkeit ihrer Funktionen und Mechanismen

• Antragstellerin: Professorin Dr. Maria Mittag
• Fachliche Zuordnung: Zell- und Entwicklungsbiologie der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 412896838

Mikroalgen leben in den Ozeanen, im Süßwasser sowie in feuchten Böden. Sie tragen essentiell zur globalen Fixierung des Treibhausgases CO2 bei und stellen die Basis der Nahrungsketten dar. Um mit den unterschiedlichen Intensitäten und Qualitäten von Licht innerhalb der Wassersäule zurecht zu kommen, haben sie eine große Vielzahl von Photorezeptoren entwickelt mit neuen Funktionen und Eigenschaften. Die begeißelte einzellige Grünalge Chlamydomonas reinhardtii dient seit Jahrzehnten als Modell um lichtgesteuerte Prozesse zu untersuchen, da sie transformiert werden kann und genetische Kreuzungen wie bei der Bäckerhefe möglich sind. Licht beeinflusst ihr Verhalten, ihren Lebenszyklus, die Photosynthese sowie die Einstellung ihrer inneren Uhr über Licht-Dunkel Zyklen. C. reinhardtii hat 18 verschiedene putative Photorezeptoren, von denen wir teilweise noch keinerlei Informationen über ihre Funktion und Wirkweise haben. Vier von ihnen gehören zu der Cryptochrom (CRY) Familie, die von DNA Reparaturenzymen (Photolyasen) abstammt. Sie beinhalten ein typisches Pflanzen CRY (pCRY), wie man es in höheren Pflanzen findet, ein tierähnliches CRY (aCRY) sowie zwei DASH-ähnliche CRYs. In diesem Antrag möchten wir die Funktionen und Mechanismen der Cryptochrome der Grünalgen untersuchen. Wir sind daran interessiert, (a) den Mechanismus des Abbaus von aCRY während des sexuellen Zyklus der Algen und seinen Einfluss auf deren Lebenszyklus zu untersuchen als auch (b) Interaktionspartner von pCRY in der Nacht sowie ihren Einfluss auf den Lebenszyklus und die innere Uhr zu finden und (c) die noch unbekannten Funktionen der beiden CRY-DASH Proteine zu entdecken. Hierzu haben wir Insertionsmutanten zur Verfügung mit reduziertem oder Null-Niveau der CRYs und auch die Möglichkeit zur Generierung neuer Mutanten über die CRISPR/Cas9 Technologie. Wir möchten letztendlich verstehen, wie die verschiedenen Cryptochrom Photorezeptoren von C. reinhardtii mit ihren unterschiedlichen Absorptionsspektren das Leben der Algen kontrollieren und ihre gemeinsamen ebenso wie verschiedenen Wirkweisen aufzeigen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen