FOR 5573: Dynamische Regulation der protonenmotorischen Kraft in der Photosynthese - TP 09: Die Rolle der Proteinacetylierung in der Regulation photosynthetischer Lichtreaktionen

Grunddaten zu diesem Projekt

Beschreibung

Der photosynthetische Elektronentransport wird zur Vermeidung von Photoinhibition und Schäden an den Photosystemen in Abhängigkeit von den Umweltbedingungen dynamisch reguliert. Vor allem, während der Akklimatisierung an veränderte Umweltbedingungen spielen chemische Proteinmodifikationen eine wichtige Rolle bei der Regulation des photosynthetischen Ertrags. Neben der Phosphorylierung ist die Acetylierung von Aminogruppen innerhalb von Proteinen eine wichtige posttranslationale Modifikation und tritt besonders häufig bei Proteinen auf, die an der Photosynthese beteiligt sind. N-terminale Acetyltransferasen oder Lysin-Acetyltransferasen katalysieren den Transfer der Acetylgruppe von Acetyl-Coenzym A auf die Ziel-Aminogruppe. Im Gegensatz zur N-terminalen Acetylierung ist die Acetylierung von Lysinresten (KAc) reversibel, wobei Lysin-Deacetylasen für die Entfernung von Acetylgruppen von Proteinen verantwortlich sind. In vorherigen Arbeiten haben wir acht neue dualspezifische Acetyltransferasen (GNTAs) in Chloroplasten von Arabidopsis identifiziert. Die erste Charakterisierung von GNAT2 zeigte, dass dieses Enzym für photosynthetische State Transitions unverzichtbar ist. Darüber hinaus zeigen die Mutanten im Vergleich zu WT ein erhöhtes energieabhängiges Quenchen bei hohen Lichtintensitäten. Obwohl die ersten Proteinsubstrate von GNAT2 identifiziert wurden, ist die spezifische Rolle der Proteinacetylierung bei der Akklimatisierung der photosynthetischen Lichtreaktionen auf mechanistischer Ebene noch nicht verstanden. Dieses Projekt wird neue biochemische Einblicke in die Funktionen der Acetylierung an ausgewählten Zielproteinen geben und die Rolle der plastidären Acetyltransferasen GNAT1-3 bei beim nicht-photochemischen Quenchen untersuchen (siehe auch Graphical Abstract P9). In diesem Projekt werden neueste gel-basierte chemische Crosslinking Techniken verwendet, um Unterschiede in der Zusammensetzung der Proteinkomplexe in den Thylakoidmembranen in Abhängigkeit von verfügbarem Licht und Genotyp zu untersuchen. Diese Experimente werden mit Elektronenkryotomographie für 3D-Konstruktionen der photosynthetischen Proteinkomplexe in den Thylakoidmembranen kombiniert. Insbesondere werden wir uns auf die Rolle der Acetylierung bei den photosynthetischen Akklimatisierungsreaktionen durch Änderungen der Lichtverfügbarkeit fokussieren. Dieses Projekt wird Ziel 4 von GoPMF bearbeiten und zu den Zielen 1, 2 und 3 von GoPMF beitragen.