Molekulare untersuchung des Ribosomen-assozierten Chaperons Trigger Factor in Chloroplasten.

• Antragsteller: Professor Dr. Felix Willmund
• Fachliche Zuordnung: Biochemie und Biophysik der Pflanzen
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 565401467

Chloroplasten besitzen ein semi-autonomes Genom, das essentielle Untereinheiten pflanzlicher Schlüsselkomplexen kodiert, die an den Lichtreaktionen der Photosynthese, der Kohlenstofffixierung, der Genexpression und verschiedenen Stoffwechselreaktionen beteiligt sind. Während der Biogenese erfolgen die ersten Schritte der Faltung und Prozessierung neu synthetisierter Polypeptide co-translational an Ribosomen. Sowohl in Bakterien als auch in Chloroplasten der grünen Linie ist einer der ersten beteiligten Biogenese-Faktoren das ATP-unabhängige molekulare Chaperon Trigger factor. In Bakterien ist die Funktion des Trigger factor Proteins gut charakterisiert; es verhindert vorzeitige Faltungsintermediate und unerwünschte molekulare Interaktionen im dicht-gepackten zellulären Umfeld. Der Prozess der Reifung naszierender Polypeptide in Chloroplasten und die spezifische Rolle des plastidären Trigger factors sind dagegen ungenügend verstanden. In unseren vorherigen Studien konnten wir erste Einblicke in die Funktion des plastidären Trigger factors gewinnen. Unsere Daten legen nahe, dass dieses Chaperon sich von seinem prokaryotischen Gegenstück diversifiziert hat, vermutlich als biochemische Anpassung an die spezifische Rolle innerhalb des Chloroplasten. Obwohl noch unklar ist, welche chloroplasten-kodierten Proteine auf die Hilfe durch Trigger factor angewiesen sind, zeigen unsere erste Befunde, dass die große Untereinheit des Ribulose-1,5-Bisphosphat-Carboxylase/Oxygenase (Rubisco), RbcL, ein Substrat sein könnte. Das geplante Projekt zielt nun darauf ab, die frühen Schritte der Reifung naszierender Polypeptide in Chloroplasten näher zu untersuchen. Wir zielen ein globales Verständnis der Funktion von Trigger factor in Chloroplasten an, inklusivere strukturereller Einblicke über die Interaktion des Proteins mit Ribosomen bzw. ungefalteten Polypeptidsubstraten. Angesichts des begrenzten Wissens über die primären Reifungsschritte von RbcL, planen wir weiterhin, die frühe Faltungskaskade von RbcL zu untersuchen, und die Abhängigkeit dieses Proteins von Chaperon-vermittelter Reifung zu verstehen. Die Untersuchung dieser Aspekte der Proteinreifung in Chloroplasten ist nicht nur für das grundlegende Verständnis biochemischer Prozesse innerhalb der Organellen entscheidend, sondern wird auch zukünftige Ansätze der synthetischen Biologie im Chloroplasten erleichtern. Darüber hinaus benötigen wir weitere Erkenntnisse über die Biogenese von Rubisco, um dieses zentrale Enzym unseres globalen Kohlenstoffkreislaufes zukünftig in Pflanzen zu optimieren, bzw. neu zu designen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen