Analyse weiterer regulatorischer Effekte auf die Synthese von 5-Aminolävulinsäure durch unterstützende Faktoren in Arabidopsis thaliana

• Antragsteller: Professor Dr. Bernhard Grimm
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenphysiologie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 527381801

Die Tetrapyrrol-Biosynthese (TPB) in Pflanzen besteht aus mehr als zwanzig enzymatischen Schritten und wird aufgrund der Synthese photoreaktiver Zwischenprodukte und der unterschiedlichen räumlichen und zeitlichen Anforderungen ihrer Endprodukte Chlorophyll und Häm streng kontrolliert. Der Projektantrag befasst sich am Anfang des TPB-Wegs mit der Kontrolle der ratenlimitierenden Synthese von 5-Aminolävulinsäure (ALA), die von den beiden Enzymen Glutamyl-tRNA-Reduktase (GluTR) und Glutamat-1-Semialdehyd-Aminotransferase (GSAT) durchgeführt wird. Die posttranslationale Kontrolle der ALA-Synthese basiert konzeptionell auf verschiedenen Mechanismen, die einen ausgewogenen Stoffwechselfluss in TPB auf der Ebene der Aktivität, Stabilität, Oligomerisierung und subplastidalen Kompartimentierung der beteiligten Enzyme sicherstellen. Die Ziele des Projektes beruhen auf der vorläufigen Charakterisierung von TTP1 und TTP3, zwei neuartigen Hilfsfaktoren von TPB, die aus der Familie der Tetratricopeptid-Repeat (TPR)-Proteine stammen und denen aufgrund ihrer Interaktion mit GluTR höchstwahrscheinlich Funktionen bei der Kontrolle der ALA-Synthese zugewiesen werden können. Es werden Experimente vorgeschlagen, um herauszufinden, ob beide TPR-Proteine für eine stabile Assoziation von ALA-Syntheseenzymen in den Chloroplasten erforderlich sind, um entweder die Inaktivierung der ALA-Synthese an der Membran zu fördern (eine angenommene Rolle für TTP1) oder eine modifizierte ALA-Synthese durch Feedback-Kontrolle im Stroma zu implementieren (eine vorgeschlagene Rolle für TTP3). Die Untersuchungen umfassen Studien zur physikalischen Interaktion zwischen den TPB-Enzymen und ihren kooperierenden regulatorischen Faktoren sowie die Charakterisierung der einzelnen ttp1- oder ttp3-Mutanten und Doppelmutanten, die eine weitere Mutation für andere bekannte regulatorische Faktoren von TPB, wie das FLU-Protein, enthalten. Schließlich werden ttp3- und TTP3-überexprimierende Linien biochemisch auf den zusätzlichen regulatorischen Zusammenhang der ALA-Synthese mit den ersten Schritten der Porphyrin-Synthese von TPB untersucht und TTP3-Interaktionsstudien sind geplant. Diese Untersuchungen sollen insgesamt Erkenntnisse über die komplexe Steuerung der ALA-Synthese in der TPB während der Tages- und Nachtzeit sowie bei wechselnden Lichtintensitäten liefern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen