Entschlüsselung des molekularen Mechanismus der Glyoxylase-like;11 beim Photoprotektion

• Antragstellerin: Professorin Dr. Veronica Maurino
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenphysiologie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 568275829

Im komplizierten Tanz der Natur passen sich Pflanzen ständig an wechselnde Umweltbedingungen an, um optimales Wachstum und Überleben zu gewährleisten. Die Fähigkeit, sich an starkes Licht (HL) anzupassen, ist dabei von entscheidender Bedeutung, da das Risiko photooxidativer Schäden hoch ist. Photoinhibition, eine Folge von zu viel Licht, stört die Photochemie der Chloroplasten, was zu einer verminderten Photosyntheseleistung und zur Bildung von reaktiven Sauerstoffspezies und reaktiven Carbonylspezies (RCS) führt. Um diesen negativen Effekten entgegenzuwirken, nutzen Pflanzen verschiedene energieaufwändige Anpassungen wie den schnellen Austausch von Komponenten, Strategien zur Wärmeabfuhr, den zyklischen Elektronenfluss und Systeme zum Abfangen reaktiver Spezies. Unter diesen Systemen spielt das Glyoxalasesystem eine zentrale Rolle bei der Entgiftung von RCS, wobei Glyoxalase-like;11 (GL11) als Schlüsselakteur identifiziert wurde. Vorläufige Untersuchungen haben gezeigt, dass GL11 im Chloroplasten lokalisiert ist und zusammen mit Chloroplastenproteinen exprimiert wird, die am Lichtschutz beteiligt sind. Eine GL11-Mutante mit Funktionsverlust zeigt Anzeichen von Photoinhibition und Photosynthesedefekten unter HL, während komplementäre Linien den Wildtyp-Phänotyp wiederherstellen. Darüber hinaus zeigt die GL11-Mutante Veränderungen in den Komponenten des Xanthophyllzyklus und ein verstärktes nicht-photochemisches Quenching als Reaktion auf die HL-Behandlung, was auf einen Zusammenhang zwischen GL11, Zeaxanthinakkumulation und photoprotektiven Reaktionen hindeutet. In diesem Projekt werden verschiedene Untersuchungen durchgeführt, um die Rolle von GL11 bei der HL-Akklimatisierung zu klären. Unser Ziel ist es, die Beteiligung von GL11 an der HL-Akklimatisierung aufzuklären und die molekulare Funktion von GL11 zu entdecken. Wir werden modernste biochemische und physiologische Analysen mit dem Einsatz von genetisch kodierten Reportern, und Proximity Labeling kombinieren. Die vorgeschlagenen Forschungsarbeiten werden es ermöglichen, die Rolle eines neu entdeckten Faktors in den komplexen Mechanismen des Lichtschutzes zu klären.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen