Struktur-Funktionsanalyse der CC-Typ Glutaredoxine ROXY1 und ROXY9 aus Arabidopsis thaliana

• Antragstellerin: Professorin Dr. Christiane Gatz
• Fachliche Zuordnung: Biochemie und Biophysik der Pflanzen ; Biochemie
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 434032450

In allen Lebewesen spielen Oxidations- und Reduktionsreaktionen eine wesentliche Rolle. So ist zum Beispiel die kontrollierte Übertragung von Elektronen von organischen Molekülen auf den Sauerstoff bei der Atmung die Grundlage für das komplexe Leben in seiner heutigen Form. Allerdings kann der für den aeroben Stoffwechsel benötigte Sauerstoff auch oxidierend auf Biomoleküle wirken. Die daraufhin notwendig werdenden Reduktionsprozesse werden durch Komponenten des anti-oxidativen Systems ermöglicht. Innerhalb dieses Systems wirken Glutaredoxine als zum Teil essentielle Oxidoreduktasen, indem sie die Bildung und Auflösung von Disulfidbrücken in Proteinen katalysieren. Desweiteren können einige Glutaredoxine Eisen-Schwefel (FeS)-Cluster binden und somit zu deren Synthese, deren Transfer auf Zielproteine und zur Redox- und Eisen-Wahrnehmung beitragen. Glutaredoxine mit Varianten eines CPY/FC oder eines CGFS Motivs im aktiven Zentrum findet man in allen Typen von Organismen, was ihre zentrale Bedeutung unterstreicht. Interessanterweise gibt es eine weitere Gruppe von Glutaredoxinen, die sich durch ein CC(M(L)(C/S) Motiv auszeichnet. Diese hat man bislang nur in den Genomen von Landpflanzen gefunden. Im Gegensatz zu CPYC- und CGFS-Typ Glutaredoxinen sind die CC-Typ Glutaredoxine biochemisch und biophysikalisch wenig untersucht. Diese hat man bislang nur in den Genomen von Landpflanzen gefunden. Im Gegensatz zu CPYC- und CGFS-Typ Glutaredoxinen sind diese so genannten CC-Typ Glutaredoxine biochemisch und biophysikalisch wenig untersucht. Sie interagieren mit Transkriptionsfaktoren der TGACG-bindenden Proteine (TGAs) und regulieren deren Aktivität auf bislang nicht verstandene Weise. In diesem Vorhaben stellen wir die Frage, ob CC-Typ Glutaredoxine die Funktionen der evolutionär älteren klassischen Glutaredoxine für die Regulation von TGA Faktoren benötigen. Wir fokussieren auf zwei der 21 Arabidopsis thaliana CC-Typ Glutaredoxine (ROXY1 und ROXY9), die sich höchstwahrscheinlich in ihrem Wirkmechanismus unterscheiden. ROXY1 reguliert den TGA Faktor PAN, der die Anzahl der Blütenblätter bestimmt. ROXY9 reprimiert die beiden redundanten Transkriptionsfaktoren TGA1 und TGA4, die wiederum Wachstums- und Abwehrprozesse steuern. Proteine mit Mutationen in kritischen Aminosäuren sollen bezüglich ihres Redoxstatus, ihrer Oxidoreduktaseaktivität, ihrer FeS-Cluster Bindungsfähigkeit und ihrer in planta Funktionen charakterisiert werden. Diese Analysen sollen zeigen, ob und welche der in vitro Funktionen für die in vivo Aktivitäten von ROXY1 bzw. ROXY9 notwendig sind.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen