Die Funktion von co-translationalen N-terminalen Modifikationen plastidenkodierter Proteine unter Stresseinfluss

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr. Iris Finkemeier; Professor Dr. Bernhard Grimm
• Fachliche Zuordnung: Biochemie und Biophysik der Pflanzen ; Pflanzenphysiologie
• Förderung: Förderung seit 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 445970965

Chloroplasten fungieren als zelluläre Bioreaktoren, die Licht in chemische Energie umwandeln. Darüber hinaus regulieren sie die intrazelluläre Kommunikation zur Regulierung der Expression von Genen im Zellkern. Plastidäre Multiprotein-Komplexe, wie D-Ribulose-1,5-Bisphosphat-Carboxylase/Oxygenase (RuBisCO), das Hauptenzym des Calvin-Benson-Zyklus und das am häufigsten vorkommende Protein auf der Erde, werden aus plastiden- als auch aus kernkodierten Untereinheiten gebildet. Alle plastidären Proteine unterliegen vielen co- und posttranslationalen Modifikationen (CTMs und PTMs), die eine wichtige Rolle bei der Kontrolle der Stabilität, Akkumulation, Aktivität, Assemblierung und Kompartimentierung dieser Proteine spielen. Die CTMs und PTMs der Plastidenproteine, sowie die dazugehörigen modifizierenden Enzyme, wurden jedoch bisher nur wenig untersucht. Das CANMORE-Projekt basiert auf den vorläufigen Ergebnissen aus der Zusammenarbeit der drei Teams aus Gif, Münster und Berlin, die die einzigartigen Eigenschaften der N-terminalen modifizierenden Enzyme der Plastiden zeigen. Das übergeordnete Ziel von CANMORE ist es, die Rolle(n) spezifischer N-terminaler Modifikationen (NPM) in Plastiden und ihre regulatorischen Auswirkungen, als auch ihre gegenseitige Abhängigkeit von der Interdependenz mit anderen PTMs aufzuklären. In drei miteinander verbundenen Unterzielen und Arbeitspaketen werden ausgewählte modifizierende Enzyme der NPMs und PTMs strukturell und enzymatisch charakterisiert. Ein besonderes Augenmerk wird auf die unkonventionelle N-terminale Reifung der großen RuBisCO-Untereinheit gelegt. Ein detailliertes Verständnis der N-terminalen Modifikationen der RuBisCO, insbesondere der NPMs unter widrigen Umweltbedingungen, sind Voraussetzungen für eine mögliche zukünftige Verbesserung der RuBisCO-Aktivität und der Photosynthese im Allgemeinen. In diesem Zusammenhang werden in CANMORE insbesondere Veränderungen im N-Terminom und Acetyloms der Plastiden als Reaktion auf Temperaturbelastungen untersucht. Es werden dafür Umweltbedingungen ausgewählt, die für die RuBisCO-Aktivität besonders wichtig sind. Dieses Projekt basiert auf einer Synergie von komplementären experimentellen Ansätzen wie der Proteomik, Biochemie, Strukturbiologie, Genetik und Zellbiologie. Das CANMORE-Projekt wird drei Gruppen mit komplementären Interessen und Expertisen in den Bereichen CTMs/PTMs und Chloroplastenbiogenese zusammenbringen [Carmela Giglione, Team1 (Frankreich); Bernhard Grimm, Team2 (Deutschland); und Iris Finkemeier, Team3, (Deutschland)].

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Partnerorganisation: Agence Nationale de la Recherche / The French National Research Agency
• Kooperationspartnerin: Carmela Giglione, Ph.D.