Flüssig-Flüssig-Phasentrennung um eine Membran herum: Untersuchungen zur Assemblierung des Pyrenoids um die Thylakoidmembran in Chlamydomonas reinhardtii
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Der in Algen vorkommende CO2-Konzentrationsmechanismus (CCM) hat das Potenzial, die Pflanzenproduktivität zu verbessern, wenn er erfolgreich in Nutzpflanzen eingeführt wird. Im Zentrum des Algen-CCM befindet sich ein flüssig-flüssig-phasengetrenntes Rubisco- Kondensat innerhalb des Chloroplasten, das Pyrenoid. Im Pyrenoid wird Rubisco aktiv mit CO2 versorgt, das über spezialisierte Tubuli der Thylakoidmembran, die sogenannten Pyrenoidtubuli, in das Pyrenoid gelangt. In diesem Projekt haben wir die Biogenese der Pyrenoidtubuli in der Modell-Grünalge Chlamydomonas reinhardtii untersucht. Durch ein Screening von durch Literatur und bioinformatische Analysen identifizierten Zielproteinen auf Knockout-Phänotyp und intrazelluläre Lokalisierung identifizierten wir das Dynamin-ähnliche Protein Fzl, das eine Rolle bei der Tubuli-Biogenese spielt. Das Wachstum eines Fzl-Knockouts ist unter Bedingungen mit niedrigem CO2-Gehalt stark reduziert und Fzl reichert sich an den Pyrenoidtubuli an. Mehrere Pyrenoide in der Fzl-Knockout-Linie weisen weiterhin auf eine Rolle bei der Biogenese der Pyrenoidtubuli hin, die genaue Rolle von Fzl muss jedoch noch weiter untersucht werden. Darüber hinaus wurden in diesem Projekt die Grundprinzipien der Pyrenoid-Assemblierung als Blaupause für die Entwicklung eines synthetischen CCM- Systems verwendet. Rubisco-Kondensate wurden erfolgreich an Liposomen gebunden und in Liposomen wurde ein CO2-Transportsystem etabliert, um das Algen-CCM in vitro nachzuahmen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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A phase-separated CO2-fixing pyrenoid proteome determined by TurboID in Chlamydomonas reinhardtii. The Plant Cell, 35(9), 3260-3279.
Lau, Chun Sing; Dowle, Adam; Thomas, Gavin H.; Girr, Philipp & Mackinder, Luke C. M.
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The role of BST4 in the pyrenoid ofChlamydomonas reinhardtii. Cold Spring Harbor Laboratory.
Adler, Liat; Lau, Chun Sing; Shaikh, Kashif M.; Maldegem, Kim A. van; Payne-Dwyer, Alex L.; Lefoulon, Cecile; Girr, Philipp; Atkinson, Nicky; Barrett, James; Emrich-Mills, Tom Z.; Dukic, Emilija; Blatt, Michael R.; Leake, Mark C.; Peltier, Gilles; Spetea, Cornelia; Burlacot, Adrien; McCormick, Alistair J.; Mackinder, Luke C. M. & Walker, Charlotte E.
