Multiproteinkomplexe, die die Chlorophyll-Biosynthese steuern

• Antragsteller: Dr. Dmitry Shvarev
• Fachliche Zuordnung: Biochemie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 537976353

Der Prozess der Chlorophyll-Biogenese ist komplex und beinhaltet komplizierte Multiprotein-Komplexe. Das mechanistische Verständnis der zugrunde liegenden enzymatischen Reaktionen ist jedoch aufgrund fehlender struktureller Informationen unzureichend. Das Projekt zielt darauf ab, die Multiproteinkomplexe der Chlorophyllbiosynthese zu untersuchen und mechanistische Einblicke in diesen Prozess zu gewinnen. Dabei werden strukturbiologische Techniken wie Kryo-Elektronenmikroskopie (Kryo-EM) und Kryo-Elektronentomographie (Kryo-ET) sowie biochemische Charakterisierung und fluoreszenzmikroskopische Lokalisierungsmethoden eingesetzt. Die Studie wird sich auf drei Ziele konzentrieren. Erstens wird der Magnesium-Chelatase-Enzymkomplex durch Rekonstitution und Auflösung seiner Kryo-EM-Strukturen untersucht, seine Konformationsdynamik analysiert, und seine Funktion durch enzymatische Assays und zelluläre Lokalisierung aufgeklärt. Darüber hinaus wird die Rolle der Proteine, die mit der Magnesium-Chelatase interagieren, und die Regulation des Komplexes durch Bestimmung der Strukturen des Komplexes mit Bindungspartnern mittels Kryo-EM, begleitet von biochemischen und Lokalisierungsanalysen, untersucht. Schließlich wird der letzte Schritt der Chlorophyllbiosynthese, der Einbau von Chlorophyll in chlorophyllhaltige Proteine, durch Kryo-EM-Analyse, biochemische und Lokalisationsstudien sowie Kryo-ET untersucht, um die strukturelle Organisation des Chlorophylleinbaus zu verstehen. Die Ergebnisse dieses Projekts werden das Verständnis der Chlorophyllbiosynthese und der Photosynthese voranbringen. Hochauflösende strukturelle Informationen über Chlorophyll-Synthetisierungskomplexe könnten zukünftige Forschung und Anwendungen unter anderem in den Bereichen wie Landwirtschaft und Biotechnologie unterstützen.

• DFG-Verfahren: Emmy Noether-Nachwuchsgruppen
• Großgeräte: Liquid chromatography system
• Gerätegruppe: 1350 Flüssigkeits-Chromatographen (außer Aminosäureanalysatoren 317), Ionenaustauscher