Molecular regulation of light harvesting: Cytosolic translation control mediated by the nuclear encoded protein NAB1 in C. reinhardtii
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die im Projekt erzielten Ergebnisse haben das Verständnis der Regulation der Lichtsammelkapazität in Chlamydomonas reinhardtii stark erweitert und in einigen Aspekten vertieft. Über die genaue Identifizierung der, an der Redox-Regulation der NAB1-Aktivität, beteiligten Cystein-Modifikation konnte ein neuer Signalweg identifiziert werden, der Chloroplast und Zytosol hinsichtlich der LHCII-Translationskontrolle miteinander verbindet. Der Befund, dass NAB1 einen “Lichtschalter“ besitzt, der über eine Thioredoxin-abhängige De-Nitrosylierung im Zytosol aktiviert wird, eröffnet neue Möglichkeit bezüglich der Charakterisierung von Signalwegen, die die Langzeit-Lichtanpassung in C. reinhardtii steuern. Weiterhin ermöglicht die Identifizierung von Elementen des NAB1-Promoters, die ein downstream target retrograder Signalkaskaden innerhalb der Anpassung an CO2-Mangel darstellen, die weitere Analyse des Signalweges im Hinblick auf beteiligte Transkriptionsfaktoren. Zu den interessantesten Ergebnissen gehörte die aufgedeckte, enge Verschaltung von Kurzzeit- und Langzeit-Anpassungsmechanismen in C. reinhardtii. Kinetische Untersuchungen verdeutlichten die perfekte zeitliche Abstimmung von State transition- Relaxation und der Aktivierung der LHCII-Translationskontrolle. Ein Ausbleiben der NAB1-abhängigen Translationskontrolle in der Mutante stt7, in der state transitions nicht mehr ablaufen, stellt einen weiteren wichtigen Ansatzpunkt für eine weitere Analyse des regulativen Netzwerks der photosynthetischen Lichtsammlung in der Zukunft dar.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2011) Protein arginine methylation modulates light‐harvesting antenna translation in Chlamydomonas reinhardtii. Plant J 65: 119- 130
Blifernez O, Wobbe L, Niehaus K, Kruse O
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(2014) Integration of carbon assimilation modes with photosynthetic light capture in the green alga Chlamydomonas reinhardtii. Mol Plant 7: 1545-1559
Berger H, Blifernez-Klassen O, Ballottari M, Bassi R, Wobbe L, Kruse O
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(2014) Light-harvesting complex protein LHCBM9 is critical for photosystem II activity and hydrogen production in Chlamydomonas reinhardtii. Plant Cell 26: 1598-1611
Grewe S, Ballottari M, Alcocer M, D'Andrea C, Blifernez-Klassen O, Hankamer B, Mussgnug JH, Bassi R, Kruse O
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(2015) Solution structure of the RNA-binding cold-shock domain of the Chlamydomonas reinhardtii NAB1 protein and insights into RNA recognition. Biochem J 469: 97-106
Sawyer AL, Landsberg MJ, Ross IL, Kruse O, Mobli M, Hankamer B
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(2016) A light switch based on protein S-nitrosylation fine-tunes photosynthetic light harvesting in Chlamydomonas. Plant Physiol 171: 821-832
Berger H, De Mia M, Morisse S, Marchand CH, Lemaire SD, Wobbe L, Kruse O
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(2016) Multi-level light capture control in plants and green algae. Trends Plant Sci 21: 55-68
Wobbe L, Bassi R, Kruse O
