Structural basics and molecular mechanism of redox modulation and inhibition by phytotoxins in chloroplast F1-ATPase
Final Report Abstract
Die Aktivität der chloroplastidären ATP-Synthase wird über den Redoxzustand von zwei Cysteinresten reguliert, die sich in der zentralen y-Untereinheit befinden. Die Struktur der chloroplastidären y-Untereinheit und die mit der Redoxregulation verbundenen Konformationsänderungen in dieser Untereinheit sollten im Rahmen des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft geförderten Projektes bestimmt werden. Die angestrebte hochaufgelöste Strukturbestimmung der y-Untereinheit sowie die Bestimmung der mit der Redoxmodulation verbundenen Konformationsänderungen an der Kontaktfläche der Y- und e-Untereinheit konnten in der Förderperiode nicht realisiert werden. Die gereinigten, rekombinant in E. coli hergestellten Untereinheiten aggregierten und präzipitierten bereits im niedrigen Konzentrationsbereich, so dass die geplanten systematischen Kristallisationsexperimente nicht realisiert werden konnten. Mit rekombinant hergestelltem Thioredoxin ließen sich nur unter denaturierenden Bedingungen Heterodisulfide nachweisen. Eine Bestimmung der y- und e-Untereinheit sowie der mit der Redoxmodulation verbundenen Konformationsänderungen scheint nur im intakten F^Komplex möglich. Wir konnten in der Förderperiode Kristalle eines Chimären a3ß3(TFi)y(CFi)-Komplexes und eines a3ß3ye-Komplexes des Cyanobakterium Thermosynechococcus elongatus BP1 erhalten. Die erhaltenen Kristalle zeigten bislang keine Röntgendiffraktion. Bei den a3ß3ye-Kristallen sind die Arbeiten allerdings noch nicht abgeschlossen, so dass die Möglichkeit besteht, durch Verbesserung der Kristallisations- und Kryobedingungen doch noch streufähige Kristalle zu erhalten, die eine hochaufgelöste Strukturbestimmung ermöglichen. Im zweiten Projektbereich, der sich mit der molekularen Wirkweise von CF1-spezifischen Phytotoxinen befasst hat, konnten wir in Einzelmolekülstudien, in denen die Rotation der y-Untereinheit an isolierten Fi-Partikeln untersucht wurde, die molekularen Prozesse aufklären, die der Hemmung und der Reaktivierung zugrunde liegen, die durch das Phytotoxin Tentoxin vermittelt werden.
