Molekulare, biochemische und physiologische Eigenschaften mitochondrialer Carrier Proteine (MCF = Mitochondrial Carrier Family) in Pflanzen und Protisten
Zusammenfassung der Projektergebnisse
In der gesamten Förderperiode wurden verschiedene ATP/ADP Transporter aus Pflanzen und Protisten, die zur umfangreichen Gruppe der MCF (mitochondrial carrier family) gehören, physiologisch und biochemisch mit Hilfe neuester molekularbiologischer Techniken charakterisiert. Dabei lässt sich das Gesamtprojekt in drei Teilbereiche untergliedern. Im ersten Teil wurde die Redundanz verschiedener mitochondrialer AACs (AtAAC1-3) aus Arabidopsis thaliana untersucht. Trotz ähnlicher biochemischer Charakteristika besitzen die drei Isoformen unterschiedliche Expressionsmuster. Mittels Knockout-Analysen konnte gezeigt werden, dass nur dem AtAACI eine essentielle Aufgabe im Pflanzenstoffwechsel zukommt, da ein Ausschalten dieses Gens zur Letalität führte. Für AtAAC2 und AtAACS konnte eine untergeordnete physiologische Bedeutung in späten Entwicklungsphasen gezeigt werden. Im zweiten Teil des Projektes wurden Fragestellungen zur Entwicklung von Mitochondrien und Hydrogenosemen (bzw. alternativer Organellen) vor dem Hintergrund der Entstehung der ersten eukaryotischen Zelle untersucht. Interessanterweise indiziert die Existenz zu den mitochondrialen AACs alternativer ADP/ATP Transportsysteme für die phylogenetisch basal eingeordneten Trichomonaden und Entamoeben eine vor-mitochondriale Entwicklung während der Evolution der ersten eukaryotischen Zelle. Im letzten Abschnitt dieses Projektes wurde der erste eukaryotische ATP/ADP Transporter, der einen Nukleotidaustausch über Membranen des Endoplasmatischen Retikulums katalysiert, auf molekularer und physiologischer Ebene funktioneil identifiziert. Interessanterweise unterscheidet sich der ER-ANT1 auf biochemischer Ebene durch ein sehr differentes Inhibitorspektrum von den auf Proteinebene nah verwandten mitochondrialen AACs aus Arabidopsis thaiiana. Sowohl Expressionsanalysen als auch physiologische Studien an AtER-ANT1 Knockout Mutanten deuten auf eine wichtige physiologische Rolle des AtER-ANT1 für den pflanzlichen ER-Stoffwechsel hin.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Hackstein,J.H., Tjaden,J., and Huynen,M. (2006) Mitochondria, hydrogenosomes and mitosomes: products of evolutionary tinkering! Curr.Genet. 50:225-245.
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Hackstein,J.H., Tjaden.J., Koopman,W.J.H., and Huynen,M. (2007) Hydrogenosomes (and related organelles, either) are not the same. In Origin of Mitochondria and Hydrogenosomes, W.Martin and M.Müller, eds (Heidelberg: Springer-Verlag), pp. 135-159.
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Haferkamp I., J.H.P. Hackstein, F. Voncken, G. Schmit, and J. Tjaden (2002) Functional integration of mitochondrial and hydrogenosomal ADP/ATP carriers in the Escherichia coli membrane reveals different biochemical characteristics for plants, mammals and anaerobic chytrids. Eur. J. Biochem. 269: 3172-3181.
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Tjaden J., I. Haferkamp, B. Boxma, A.G.M. Tielens, M. Huynen, and J.H.P. Hackstein (2004) A divergent ADP/ATP carrier in the hydrogenosomes of Trichomonas gallinae argues for an independent origin of these organelles. Mol. Microbiol. 51: 1439-1446.
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Voncken F., B. Boxma, J. Tjaden, A. Akhmanova, M. Huynen, F. Verbeek, A.G.M. Tielens, l. Haferkamp, H.E. Neuhaus, G. Vogels, M. Veenhuis, and J.H.P. Hackstein (2002) Multiple origins of hydrogenosomes: functional and phylogenetic evidence from the ADP/ATP carrier of the anaerobic chytrid Neocaliimastix sp.. Mol. Microbiol. 44: 1441- 1454.
