Erforschung des stromalen NAD(H) Metabolismus sowie dessen Wichtigkeit für C3 Photosynthese

• Antragsteller: Professor Dr. Hans-Henning Kunz
• Fachliche Zuordnung: Biochemie und Biophysik der Pflanzen ; Pflanzenphysiologie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 573916469

Der zelluläre Stoffwechsel hängt in hohem Maße von den beiden sehr ähnlichen Nikotinamid-Adenin-Dinukleotiden NAD oder NADP ab. Beide Moleküle fungieren als Elektronendonatoren oder -akzeptoren für Dehydrogenasen, eine spezielle Gruppe von Oxidoreduktasen. Die meisten Dehydrogenasen akzeptieren nur eine Art von Coenzym, um getrennte NAD(H)- und NADP(H)-Pools zu erhalten. Bei der Photosynthese in den Chloroplasten der Pflanzen wurde angenommen, dass hauptsächlich NADP(H) verwendet wird, da dieses die im Photosystem I freigesetzten Elektronen aufnimmt. Unsere eigenen Forschungen und die Arbeiten anderer Gruppen haben jedoch in letzter Zeit ergeben, dass auch in beleuchteten Chloroplasten streng NAD(H)-abhängige Enzyme aktiv sind. Am Beispiel von PHOSPHOGLYCERAT DEHYDROGENASE3 (PGDH3) haben wir gezeigt, dass NAD(H) ebenfalls entscheidend für die photosynthetische Effizienz ist, insbesondere unter dynamischen Lichtbedingungen, wie sie in der Natur vorkommen. Unser langfristiges Ziel ist es, ein systematisches Verständnis des NAD(H)-Stoffwechsels des Chloroplasten und seiner Wechselwirkungen mit dem weitaus besser bekannten NADP(H)-Pool zu erlangen. Durch die hier vorgeschlagenen Forschungsarbeiten werden wir den nächsten Schritt dieses mehrjährigen Programms erreichen, indem wir a) mechanistische Erkenntnisse darüber gewinnen, warum nur die PGDH3-Isoform für die C3-Photosynthese entscheidend ist; b) den Beitrag der dualen coenzymspezifischen GLYCERALDEHYDE 3-PHOSPHATE DEHYDROGENASE (GAPDH) zum tageszeitlichen NADH-Stoffwechsel des Chloroplasten bestimmen; und c) die Bedeutung des NAD-spezifischen Malat-Ventils für den indirekten Elektronenexport aufdecken. Dieses Projekt wird also dazu beitragen, einen quantitativen Überblick über die Reaktionen zu gewinnen, die in der Lichtphase NADH für die Versorgung des Chloroplasten-Malatventils liefern und welche Bedeutung dies für die C3-Photosynthese hat.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen