Aufklärung der Funktion des Blaulichtrezeptors Phototropin in Chlamydomonas
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Lokalisierung und Quantifizierung einer Subfraktion des Blaulichtrezeptors Phototropin in den Geißeln von Chlamydomonas reinhardtii erbrachte den ersten Nachweis für ein Sensorprotein in den Geißeln von Grünalgen. Auch konnte unter Verwendung von Mutanten, denen Teilstrukturen der Geißeln fehlten, gezeigt werden, dass der Photorezeptor mit dem Cytoskelett der Geißeln assoziiert ist. Das zelluläre Phototropin liegt, im Gegensatz dazu, auch in Chlamydomonas gebunden an die cytoplasmatische Membran vor. Die Identifizierung von Komponenten der Signalkette die mit Phototropin wechselwirken gelang nicht. Die Gründe dafür liegen vermutlich zum einen darin, dass die Kinase von Phototropin nach heutigem Kenntnisstand nur Autophosphorylierungen durchführt. Zum anderen stellte die starke Wechselwirkung des Photorezeptors mit dem Cytoskelett der Geißeln ein großes methodisches Hindernis für die Identifizierung anderer mit Phototropin wechselwirkender Proteine mittels Proteinfraktionierung und immunologischen Methoden dar. Der Nachweis, dass über Phototropin eine Vielzahl von Genen in Chlamydomonas reguliert wird, ist ein neuer und stimulierender Befund. Damit ist klar bewiesen, dass über diesen Blaulichtrezeptor in Chlamydomonas und vermutlich auch anderen einfachen Eukaryoten mit Chloroplasten die Genexpression reguliert wird - im Gegensatz dazu werden über Phototropin in höheren Pflanzen vornehmlich adaptive Reaktionen gesteuert. Der Nachweis einer Beteiligung von Phototropin bei der Kontrolle der Chemotaxis - inklusive der Nutzung gleicher „downstream" Signalketten-Komponenten - passt gut in das Bild einer strikten Kontrolle von sexueller Differenzierung und Paarung durch diesen Photorezeptor.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- (2004). Localization of the blue-light receptor phototropin to the flagella of the green alga Chlamydomonas reinhardtii. Mol. Biol. Cell 15, 3605-3614
Huang, K., Kunkel, T., and Beck, C.F.
- (2004). Phototropin plays a crucial role in controlling changes in chemotaxis during the initial phase of the sexual life cycle in Chlamydomonas. Planta 219, 420-427
Ermilova, E.V., Zalutskaya, Z.M., Huang, K., and Beck, C.F.
- (2006). Characterization of phototropin-controlled signaling components that regulate chemotaxis towards ammonium in Chlamydomonas. Protist 4, 301-310
Ermilova, E.V., Zalutskaya, Z.M., Baibus, D.M., and Beck, C.F.
- (2006). Phototropin involvement in the expression of genes encoding chlorophyll and carotenoid biosynthesis enzymes and LHC apoproteins in Chlamydomonas reinhardtii. Plant J. 48, 1-16
Im, C.-S., Eberhard, S., Huang, K., Beck, C.F., and Grossman, A.R.
