Untersuchung der LHCI-Heterogenität und des unterschiedlichen Oligomerisierungsverhaltens von Lichtsammelproteinen

• Antragsteller: Dr. Volkmar Schmid
• Fachliche Zuordnung: Biochemie und Biophysik der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2004 bis 2010
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5422046

• Erstellungsjahr: 2009

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Im Rahmen dieses Sachbeihilfeprojekts wurden neue Einblicke in die Oligomerisierung von Lhc- Proteinen erhalten. Es zeigte sich, dass umfangreiche Domänenaustausche nötig sind, um durch Übertragung von Lhca4-Domänen das Dimerisierungsvermögen des Lhca4 auf den Lhcb4 zu übertragen. Die Trimerisierungsfähigkelt des Lhcbl konnte trotz Austauschs von 7 der 8 vorhandenen Domänen nicht auf das entstehende Lhca4-Lhcb1-Chimär übertragen werden. Dies weist darauf hin, dass für die Ausbildung des LHCI-730-Dimers einerseits eine Reihe von Wechselwirkungen nötig ist und dass andererseits die beteiligten Aminosäuren anscheinend nicht konservierte Aminosäuren in ansonsten konservierten Proteinbereichen sind. Die detaillierte Untersuchung der Interaktion von Lhcal und Lhca4 eriaubte die Identifizierung weiterer bezüglich der Dimerisienjng wichtiger Aminosäuren in der luminalen Schleife, in der 2. Helix sowie in der stromalen Schleife und gibt inzwischen einen guten Einblick in die Wechselwirkung dieser beiden Untereinheiten. Die Untersuchung der LHCI-Heterogenität offenbarte, dass die aufgrund von zweidimensionalen elektrophoretischen Auftrennungen angenommene Lhca-Protein-Heterogenität auf einem elektrophoretischen Artefakt basieren dürfte. Darauf weisen einerseits weitgehend übereinstimmende ,Spot'-Muster nach 2-D-Elektrophorese von PSI aus verschiedenen mono- und dikotylen Pflanzen hin sowie der Erhalt eines entsprechenden ,Spot'-Musters bei Venwendung von bakteriell exprimiertem Lhcal. Infolge dieses Befundes wurden die Fragestellungen I. (Wie stari< werden die verschiedenen Ihca-Gene exprimiert?) und III. (Welcher Zusammenhang besteht zwischen dem Auftreten der Lhca-Isoformen und der PSI-Aktivität?) des Antrags nicht weiter untersucht. Pigmentbindungsanalysen von rekomblnantem Lhca5 und Lhca6 zeigten, dass diese Proteine einen für Lhca-Proteine durchschnittlichen (LhcaS) bzw. hohen (Lhca6) Carotinoidgehalt aufweisen. In vitro- und in vivo-Deepoxidationsexperimente zeigten, dass das an LHCI-680 gebundene Violaxanthin stärker zu Zeaxanthin umgewandelt wird als das an LHCI-730 gebundene. Dies ist anscheinend die Folge der besonders starken Deepoxidierbari

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• (2004) De-epoxidation of violaxanthin in light-harvesting complex I proteins. J. Biol. Chem. 279, 26823-26829
  Wehner, A., Storf, S., Jahns, P. & Schmid, V.H.R.
  
• (2005) Pigment Binding, Fluorescence Properties, and Oligomerization Behavior of Lhca5, a Novel Light-harvesting Protein. J. Biol. Chem. 279, 26823-26829
  Storf, S., Jansson, S. & Schmid V.H.R.
  
• (2006) Lhca5 interaction with plant Photosystem I. FEBS Lett. 580, 6485-6488
  Lucinski, R., Schmid, V.H.R., Jansson, S. & Klimmek, F.
  
• (2007) Amino Acids in the Second Transmembrane Helix of the Lhca4 Subunit Are Important for Formation of Stable Heterodimeric Light-harvesting Complex LHCI-730. J. Mol. Biol. 370, 170-182
  Corbet, D., Schweikardt, T., Paulsen, H. & Schmid V.H.R.
  
• (2008) Light-harvesting complexes ofvascular plants. Cell. Mol. Life Sci. 65, 3619-3639
  Schmid, V.H.R.