Funktionelle Genomanalysen und Proteomics-Studien zur Identifizierung unbekannter Proteine pflanzlicher Peroxisomen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Wir haben im Rahmen dieses Forschungsprojektes zunächst die Zielsteuerungssignale für pflanzliche Peroxisomen (PTS) spezifiziert und mit diesen das Arabidopsis-Genom durchsucht. Insgesamt wurden 280 weitestgehend unerforschte Proteine gefunden, die in der Datenbank "AraPerox" (www.araperox.uni-goettingen. de) mitsamt umfangreichen in silico Analysen zusammengestellt wurden. Die cDNAs vieler Proteine wurden über RT-PCR kloniert und die subzelluläre Lokalisation anhand von GFP-Fusionsproteinen in Zwiebel-Epidermiszellen bestätigt. Darüber hinaus konnten wir akzessorische Elemente in der Umgebung der Signalpeptide charakterisieren, die einen modulierenden und in Pflanzen sehr wesentlichen Einfluß auf die P rotein leitung zu Peroxisomen ausüben. Zur Proteomanalyse der Matrixproteine von Blattperoxisomen wurden Spinat und Arabidopsis als Modellpflanze verwendet, Methoden zur effizienten Aufreinigung etabliert und ein Großteil der Proteine auf 2D-Gelen getrennt und durch Massenspektrometrie identifiziert. Etwa 15 dieser Proteine sind bislang unbekannt und enthalten ein PTS. Im Rahmen von insgesamt sechs Diplom- und Doktorarbeiten wurden zwei kleine Hitzeschockproteine, mehrere vermeintliche Proteinkinasen, entfernte Homologe der Glykolat- Oxidase sowie ausgewählte Enzyme des peroxisomalen NADP-Stoffwechsels und der Fettsäure-ß-Oxidation kloniert und umfassend oder zunächst partiell über Arabidopsis T-DNA-lnsertionslinien, Hefe-Komplementationsversuche und heterologe Expression in E. coli funktionell charakterisiert.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Babujee L (2004) Identification of novel proteins from leaf peroxisomes by proteome analyses. Dissertation Universität Göttingen.
- Babujee L, Lemke S, Rittstieg C, Reumann S (2001) Bioinformatic and proteomic analyses to identify novel proteins from plant peroxisomes. In: PS2001 Proceedings: 12th International Congress on Photosynthesis. CSIRO Publishing: Melbourne, Australia.
- Ma C (2006) Subcellular and functional analyses of two small heat-shock proteins and protein kinases from Arabidopsis thaliana. Dissertation Universität Göttingen.
- Reumann S (2000) The structural properties of plant peroxisomes and their metabolic significance. Biol Chem. 381,639-648
- Reumann S (2002) The photorespiratory pathway of leaf peroxisomes. In: A Baker, IA Graham, eds, Plant peroxisomes: Biochemistry, cell biology and biotechnological applications, Ed 1, Kluwer Academic Publishers, Dordrecht, pp. 141-189
- Reumann S (2004) Specification of the peroxisome targeting signals type 1 and type 2 of plant peroxisomes by bioinformatics analyses. Plant Physiol 135: 783-800
- Reumann S. Inoue K, Keegstra K. (2005) Evolution of the general protein import pathway of plastids. Mol Membr Biol. 22:73-86.
- Reumann S. Ma C, Lemke S, Babujee L (2004) AraPerox: A database of putative Arabidopsis proteins from plant peroxisomes. Plant Physiol 136: 2587-2608
