Thermoprotektion von der Chlorophyllbiosynthese vermittelt durch molekulare Chaperone

• Antragsteller: Professor Dr. Felix Willmund, seit 1/2023
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenphysiologie
• Förderung: Förderung seit 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 436412227

Die Temperatur ist ein wesentlicher Umweltfaktor, der die Pflanzenentwicklung und den Ernteertrag maßgeblich bestimmt. Erhöhte Temperaturen aufgrund von Klimaveränderungen stellen eine ernsthafte Bedrohung für die Proteinhomöostase dar, da sie eine Fehlfaltung und/oder Denaturierung von Proteinen verursachen. Chlorophyll (Chl) ist das vorherrschende photosynthetische Pigment, das in die verschiedenen Chl-bindenden Proteine, wie den Lichtsammelproteinen (LHCPs) und den Core-Proteinen der Photosysteme PSI und PSII, eingebettet ist, und Pflanzen und Grünalgen ermöglicht, Sonnenenergie zu absorbieren. Neu synthetisiertes Chl muß unmittelbar in die verschiedenen Chl-bindenden Proteine inseriert werden, denn Chl-Integration in die Chl-bindenden Proteine ist für deren korrekte Faltung und Zusammenbau unerlässlich, Dagegen erzeugt die Anreicherung von freiem Chl im Licht reaktive Sauerstoffspezies, die irreversible photooxidative Schäden in lebenden Zellen während der Blattergrünung und beim Hitzestress verursachen. Verschiedene Hilfsfaktoren und Assistenzproteine sind erforderlich, um eine effiziente Chl-Biosynthese zu erreichen und sie mit der Biogenese der Photosystem-Antennen-Komplexe während der Chloroplastenentwicklung und beim Auftreten von Stresssituationen zu synchronisieren. Über die Funktion von molekularen Chaperonen bei der Regulation der Chl-Biosynthese während der Blattergrünung und des Hitzestresses ist jedoch wenig bekannt. Dieses Projekt beabsichtigt, die regulatorische Funktion von plastidenlokalisierten molekularen Chaperonen, dem plastidären Signalerkennungspartikel 43 (cpSR43) und von zwei Mitgliedern der DnaJ-Proteinfamilie, dem CHAPERONE-LIKE PROTEIN OF POR1 (CPP1) und ORANGE (OR), im Chl-Biosyntheseweg zu untersuchen. Die Arbeitshypothese lautet, dass die durch die molekularen Chaperone vermittelte Qualitätskontrolle von plastidenlokalisierten Proteinen für eine ordnungsgemäße Entwicklung der Chloroplasten und die Toleranz gegenüber Hitzestress wesentlich ist. Für Studien mit der Modellpflanze Arabidopsis thaliana werden Methoden der Molekulargenetik, Pflanzenphysiologie, Molekularbiologie und Biochemie eingesetzt, um die mögliche Chaperonfunktion von cpSRP43, CPP1 und OR für die posttranslationale Kontrolle von Enzymen der Chlorophyllsynthese aufzuklären.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Ehemaliger Antragsteller: Professor Peng Wang, Ph.D., bis 12/2022