Dokument: Molekularbiologische,
physiologische und biochemische Untersuchungen zur Funktion des HCF136-Proteins bei der Biogenese des Photosystems II in höheren Pflanzen

Titel:	Molekularbiologische, physiologische und biochemische Untersuchungen zur Funktion des HCF136-Proteins bei der Biogenese des Photosystems II in höheren Pflanzen
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=2021
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20001214-000021-8
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Plücken, Henning [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 16,29 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 09.02.2007 / geändert 09.02.2007
Beitragende:	Prof. Dr. Westhoff, Peter [Gutachter] Prof. Dr. Martin, William [Gutachter]
Stichwörter:	Arabidopsis thaliana, hcf, Photosynthese, Mutante, Photosystem II, Biogenese, Assemblierung, posttranslational, Import, ChaperonArabidopsis thaliana, hcf, photosynthesis, mutant, photosystem II, biogenesis, assembly, posttranslational, import, chaperon
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	Die posttranslationalen Schritte in der Biogenese der photosynthetischen Komplexe der Thylakoidmembran stehen in den letzten Jahren zunehmend im Blickpunkt des Interesses zahlreicher Untersuchungen. Neben allgemeinen Chaperon Arabidopsis thaliana hat die Existenz eines spezifischen Hilfsfaktors aufgedeckt, der für die posttranslationale Biogenese des Photosystems II essentiell ist. Mit Hilfe der T-DNA-Insertion konnte das in der Mutante ausgeschaltete Kerngen isoliert und durch Komplementationsanalysen bewiesen werden, daß die Mutation des Gens HCF136 alleine hinreichend für die in der Mutante beschriebene Hemmung der Biogenese des Photosystems II ist. Das HCF136-Gen ist cyanobakteriellen Ursprungs und wurde im Laufe der Evolution von der Plastide in das Kerngenom transferiert. Zum Import in die Plastide wurde es mit einer Transitsequenz ausgestattet. Immunolokalisationstudien zeigten, daß HCF136 als peripheres Thylakoidmembranprotein auf der luminalen Seite von Stromathylakoiden lokalisiert ist. Da die Assemblierung der Photosystem II-Untereinheiten ebenfalls in Stromathylakoiden stattfindet, spricht die Lokalisation des HCF136-Proteins für eine Funktion als Hilfsfaktor bei der Assemblierung des PS II-Komplexes. Der Import des HCF136-Proteins in das Thylakoidlumen erfolgt bei höheren Pflanzen im Gegensatz zu Cyanobakterien über den DeltapH-abhängigen Tat-Weg. Damit ist HCF136 das erste Protein, für das ein Wechsel des Lumenimportweges im Laufe der Evolution beschrieben werden konnte. Die Untersuchung der Proteinspiegel photosynthetischer Untereinheiten in der Mutante hcf136 zeigte, daß ein drastischer Defekt in der Biogenese des Photosystems II bereits bei Anzucht unter sehr schwachen Lichtstärken eintritt, was die Funktion des HCF136-Proteins als Stabilitätsfaktor unwahrscheinlich macht. Die ebenfalls beobachtete Reduktion in der Photosystem I-Akkumulation konnte als sekundärer Defekt bestätigt werden, der sich erst im Normallicht deutlich auswirkt. Der funktionelle Zusammenhang des HCF136-Proteins mit dem Photosystem II wird durch die differentielle Akkumulation des Proteins in Mesophyll- und Bündelscheiden-Chloroplasten von malatbildenden C4-Pflanzen unterstützt. Bei der Auftrennung solubilisierter Thylakoide aus Gerste-Chloroplasten im Saccharose-Dichtegradienten zeigt ein Teil des HCF136-Pools eine Verschiebung in den höhermolekularen Bereich mit einer Größe bis zu 140 kD, wodurch der gesamte Bereich der PSII-Assemblierungsintermediate bis hin zum Reaktionszentrum abgedeckt wird. Das Protein ist schon in Etioplasten nachweisbar, steht also bereits zum frühestmöglichen Zeitpunkt der PS II-Biogenese zur Verfügung. Dort liegt es zunächst ausschließlich als Monomer vor. Durch Lichtinduktion kann allerdings auch hier eine Größenverschiebung bei einem Teil des HCF136-Pools beobachtet werden, der bis zu 170 kD reicht. Dies spricht für eine Kopplung der HCF136-Assoziation an PS II-Subkomplexe mit der Chlorophyll a-Insertion. Die Bindung des HCF136-Proteins mit seinen Bindepartnern ist schwacher Natur und wahrscheinlich nur transient, so daß die Interaktoren nicht mit Hilfe der Ko-Immunopräzipitation aufgereinigt und identifiziert werden konnten. Die Auftrennung von Thylakoidproteinen aus in vivo-markierten Arabidopsis-Keimlingen über Blue-Native/ 2D-Gelelektrophorese zeigte, daß in der Mutante hcf136 die Assemblierung des PS II-Reaktionszentrums aus den Untereinheiten D1, D2 und Cytochrom b559 gestört ist, wodurch alle weiteren Assemblierungsschritte gehemmt werden. Insgesamt läßt sich für das HCF136-Protein eine Funktion als Assemblierungsfaktor für das PSII-Reaktionszentrum ableiten, wobei das Protein wahrscheinlich als luminales peripheres Membranprotein die ko- oder posttranslationale Zusammenführung der Membranproteine D1, D2 und Cytochrom b559 in enger kinetischer Kopplung mit der Chlorophyll a-Einbindung katalysiert.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie
Dokument erstellt am:	14.12.2000
Dateien geändert am:	12.02.2007
Promotionsantrag am:	14.12.2000
Datum der Promotion:	14.12.2000