Detailseite
Projekt
Untersuchungen zur Wichtigkeit des putativen Na+/H+ Austauschers AtNHD1 für Aufbau und Komposition der plastidären protonenmotorischen Kraft.
Antragsteller
Professor Dr. Hans-Henning Kunz
Fachliche Zuordnung
Pflanzenphysiologie
Förderung
Förderung seit 2023
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 507704013
Während der Photosynthese treibt die Lichtenergie Ladungstrennungen innerhalb der Photosysteme an. Hierbei wander Elektronen (e-) von H2O über eine Reihe von Redoxreaktionen zum e- Akzeptor NADP+. Der Prozess ist an Protonen (H+) Import in das Thylakoidlumen gekoppelt, wodurch eine Protonenmotrische Kraft (PMF), die die ATP-Synthese antreibt, generiert wird. Die PMF ist zweigeteilt energetisch äquivalente Komponenten, einen pH-Gradienten (ΔpH) und ein Membranpotential (Δψ). Ihr relativer Beitrag ist abhängig von der Lichtintensität und ihrer Dynamik. Ein niedriger pH-Wert hat auch wichtige Schutzwirkungen, in dem e-Transport über den Cytochrom b6f Komplex verringert wird und überschüssige Energie als Wärme (qE), die Hauptkomponente von Nicht-photochemisches Löschen (NPQ), abgegeben wird. Pflanzen halten eine Balance zwischen Lichtschutz und Biomassegewinn mittels Feinabstimmung der PMF-Partitionierung. Ionentransportproteine in der Thylakoidmembran spielen dabei eine Schlüsselrolle, da der H+-Transfer in das Lumen häufig an ein Gegenion gekoppelt ist. Dieser Fluss beeinflusst daher das Membranpotential die H+-Akkumulation im Lumen. Es folgt daher, dass die genaue Kenntnis des Thylakoid-Ionentransportoms eine Voraussetzung für unser Verständnis der PMF, photosynthetische Produktivität und letztendlich, wie man sie verbessert darstellt. In der Modellpflanze Arabidopsis sind Transportproteine, die den Cl-Fluss (VCCN1) und K+/H+ vermitteln Exchange (KEA3) und Einfluss auf die PMF-Partitionierung haben bekannt. Mindestens ein zusätzlicher Transport für K+ bzw. einwertige Kationenflux wird in der Thylakoidmembran erwartet. Kürzlich entdeckte unsere Gruppe, dass NHD1, ein mutmaßlicher Na+/H+-Austauscher, sich im Thylakoid befindet und nicht in der Hüllmembran wie ursprünglich angenommen. Die heterologe Expression von NHD1 stellt das Wachstum von E. coli-Mutanten wieder her, die im K+-Transport defekt sind. Dies deutet darauf hin, dass NHD1 auch den K+-Fluss durch die Thylakoidmembran in vivo vermitteln könnte. Dieses Projekt zielt darauf ab, (i) die Folgen von Verlust bzw. zusätzlicher NHD1-Funktion auf PMF, Photosynthese und globale Genexpression in Arabidopsis zu untersuchen. (ii) die Substratspezifität von NHD1 zu charakterisieren, und (iii) das Design und die spektroskopische Charakterisierung von höheren Mutanten ohne NHD1, VCCN1 und KEA3 durchzuführen. Die Daten werden zur Aktualisierung des aktuellen Modells der PMF-Dynamik und ihrer molekularen Komponenten unter fluktuierendem Licht Bedingungen genutzt werden. Im Allgemeinen wird unsere Arbeit zu den Gesamtzielen von GoPMF 1, 2 und 5 beitragen.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
