Untersuchungen zur Biosynthese und Struktur von LHPP, des Light-Harvesting- POR-Protochlorophyllid-Komplexes etiolierter Pflanzen

DFG, Re 1465/1-3

Von 05/2004 bis 05/2006

Mitarbeiter: Sandra Bartsch, Frank Buhr
Bewilligung: GK 678/2 Graduiertenkolleg 678: Ökologische Bedeutung von Wirk- und Signalstoffen bei Insekten - von der Struktur zur Funktion

Im Prolamellarkörper der Etioplasten gibt es eine völlig neuartige Lichtsammelstruktur, die von uns als LHPP (Light-Harvesting-Protochlorophyllide-Oxidoreductase-Protochlorophyllide Complex) bezeichnet wurde. Ein analoger Lichtsammelkomplex konnte in vitro aus den beiden NADPH:Protochlorophyllid Oxidoreduktasen (POR) A und PORB, Protochlorophyllid (Pchlid) a und Pchlid b plus NADPH rekonstituiert werden. Die Größe sowie die spektralen Eigenschaften des in vitro rekonstituierten und des von uns isolierten nativen Komplexes stimmen überein: photoaktives Pchlid 650/657, das im Dunkeln aufgebaut wird, kann durch einen 1-ms Weißlicht-Blitz in Chlorophyllid (Chlid) 684/690 umgewandelt werden. Beide POR-Proteine gehören zur Familie der kurzkettigen Alkoholdehydrogenasen und unterscheiden sich von anderen Mitgliedern dieser Familie durch einen sog. „Extra-Loop“. Diese Domäne, so konnten wir erstmals zeigen, ist für die LHPP-Assemblierung in vitro notwendig. Durch In-Vitro-Mutagenese wurden von uns zudem POR-Mutanten-Proteine hergestellt, in denen die für die Pchlid-Bindung postulierten 4 Cystein-Reste in allen nur möglichen Kombinationen durch Alanin ausgetauscht wurden. In dem vorliegenden Antrag soll der Einfluß dieser Mutationen auf die Struktur und Funktion der PORA- und PORB-Proteine und ihre Assemblierung in funktionell aktive LHPPs in vitro, in organello und in planta untersucht werden.