Posttranslationale Regulation der Assemblierung von ATP Synthasen in Chloroplasten

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Thilo Fabian Rühle, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenphysiologie ; Biochemie und Biophysik der Pflanzen
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 500626297

ATP Synthasen in Chloroplasten und Cyanobakterien sind Nanomotoren, die in der Photosynthese den lichtgetriebenen Protonengradienten über Thylakoidmembranen zur ATP-Generierung nutzen. Die Struktur und molekulare Funktionsweise von thylakoidären ATP Synthasen sind mittlerweile sehr gut erforscht. Ein Ziel aktueller Forschung ist es, ihre Aktivität zu optimieren oder gezielt anzupassen. Strukturelle Modifizierungen oder die Justierung der Komplexmengen von ATP Synthasen setzen jedoch Kenntnisse der modularen Assemblierung und der beteiligten Hilfsfaktoren voraus, die auch in der Regulation einzelner Assemblierungsschritte eine Rolle spielen können.In dem Projekt soll daher ein thylakoidärer Hilfsfaktor (AtCGL160) aus Arabidopsis untersucht werden, der für den kritischen Schritt der Rekrutierung des stromalen Assemblierungsmoduls CF1 verantwortlich ist. Über Mutantenanalyse, biochemische Untersuchungen und genetische Biosensoren soll der Einfluss der AtCGL160-abhängigen CF1-Rekrutierung auf den chloroplastidären Energiemetabolismus untersucht werden. Des Weiteren soll der Komplex zwischen CF1 und der N-terminalen Domäne von AtCGL160 mittels hochauflösender Kryoelektronenmikroskopie strukturell bestimmt werden, um den molekularen Mechanismus der Rekrutierung aufzuklären. Zusätzlich soll die Rolle des Faktors PAF1 als Suppressor in der Assemblierung der ATP Synthase und seine Funktion als möglicher Antagonist zu AtCGL160 untersucht werden. Da PAF1-ähnliche Proteine auch in Cyanobakterien vorkommen, werden wir unsere Analysen auf Synechocystis ausweiten. Vergleichende Studien werden evolutionäre Aspekte der Assemblierung der ATP Synthase in Cyanobakterien und Chloroplasten aufzeigen. Als langfristige Zielsetzung sollen durch das Forschungsvorhaben regulatorische Prinzipien der Assemblierung von thylakoidären ATP Synthasen aufgeklärt und elegante Strategien zur Manipulation des ATP Haushaltes und der Protonenkreisläufe in photoautotrophen Organismen geliefert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen