Die Erforschung der plastidären GNATs: Acetylierung als Regulationsmechanismus in der Photosynthese und Seneszenz

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr. Iris Finkemeier; Professor Dr. Christian Schmitz-Linneweber
• Fachliche Zuordnung: Biochemie und Biophysik der Pflanzen ; Pflanzenphysiologie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 568805223

Das AcetylPlast-Projekt zielt darauf ab, die Funktionen der kürzlich entdeckten Familie von Plastiden-lokalisierten GNAT-Acetyltransferasen bei der Regulierung der Photosynthese, Plastiden-Biogenese, Stressanpassung und Seneszenz aufzuklären. Diese Enzyme katalysieren sowohl N-terminale (NTA) als auch Lysin-(KA)-Acetylierung von Proteinen, um die Plastidenfunktion dynamisch auf molekularer, zellulärer und organismischer Ebene zu modulieren. Aufbauend auf unserer Entdeckung der lichtresponsiven KA-Aktivität von GNAT2 und ihrer Rolle bei der Regulation der photosynthetischen Aktivität, planen wir nun die weitere funktionelle Vielfalt der plastidären GNATs zu charakterisieren. Dazu werden wir drei Arbeitspakete (WP) bearbeiten: Auf molekularer Ebene (WP1) werden wir untersuchen, wie GNATs die Assemblierung und Effizienz von RuBisCO durch Acetylierung beeinflussen. Auf zellulärer Ebene (WP2) werden wir erforschen, wie die GNAT-Aktivität die acetylierungsabhängige Modulation von RNA-bindenden Proteinen wie CP29A bei der Phasentrennung und im Plastiden-RNA-Metabolismus reguliert. Auf organismischer Ebene (WP3) werden wir die Integration der GNAT-Aktivität in Stressreaktionen und Seneszenz untersuchen, einschließlich Interaktionen mit der plastidären Deacetylase HDA14. Das Projekt wird von international anerkannten Experten auf den Gebieten der Plastidenbiologie und Proteinmodifikationen geleitet. Französische (Giglione) und deutsche (Finkemeier, Schmitz-Linneweber) Teams bringen ihre komplementären Stärken in Enzymologie, Proteomik, Biokondensatbildung und Stressphysiologie ein. Durch einen gemeinsamen multidisziplinären Ansatz, der rekonstituierte Systeme, Pflanzenmutanten und Multi-Omics-Tools nutzt, wird die Funktionen von GNATs für grundlegende und neu auftauchende Fragen im plastidären Stoffwechsel bezüglich der Kohlenstofffixierung und Sub-Kompartimentalisierung aufklären. Diese neuen Erkenntnisse zur Funktion der Proteinacetylierung in Chloroplasten werden neue Einblicke in die Anpassungsfähigkeit und Proteostase von Pflanzen liefern und neue Wege für die Optimierung der photosynthetischen Leistung unter sich ändernden Umweltbedingungen eröffnen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Kooperationspartnerin: Carmela Giglione, Ph.D.