Dokument: Molekularbiologische und biochemische Analysen zur Funktion des nukleären Hilfsfaktors HCF173 bei der Biogenese des Photosystems II in Arabidopsis thaliana

Titel:	Molekularbiologische und biochemische Analysen zur Funktion des nukleären Hilfsfaktors HCF173 bei der Biogenese des Photosystems II in Arabidopsis thaliana
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=3291
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20060112-001291-4
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Schult, Kerstin [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 5,10 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 09.02.2007 / geändert 09.02.2007
Beitragende:	Prof. Dr. Westhoff, Peter [Gutachter] Prof. Dr. Groth, Georg [Gutachter]
Stichwörter:	hcf-Mutante, HCF173, D1, Photosystem II, RNA-Stabilität, Translation, PsbA, Chloroplast, Proteinkomplex, SDR
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 580 Pflanzen (Botanik)
Beschreibung:	Die plastidäre Genexpression wird hauptsächlich durch posttranskriptionelle Mechanismen reguliert. Dabei sind viele kernkodierte Faktoren an Prozessen wie der mRNA-Reifung durch 5´- und 3´-Prozessierung und Spleißen der Transkripte, der RNA-Stabilisierung durch Bindung an die untranslatierten Regionen der Transkripte sowie der Translation der mRNAs und der anschließenden Assemblierung der Untereinheiten zu funktionellen Komplexen der Thylakoidmembran beteiligt. Im Rahmen dieser Arbeit wurde einer dieser Faktoren mit Hilfe der hcf-(high chlorophyll fluorescence-) Mutante hcf173 eingehender charakterisiert. Spektroskopische Analysen der Chlorophyll-Fluoreszenz-Induktion und der P700-Redoxkinetik zeigten, dass die Mutante einen spezifischen Defekt im Photosystem II aufweist und bestätigten damit vorausgegangene immunologische Analysen der Proteinspiegel plastidärer Membranproteine, die eine drastische Reduktion der Photosystem II-Untereinheiten aufzeigten (Dr. K. Meierhoff, pers. Mitteilung und Plücken et al., 2002). Mit Hilfe von in vivo-Proteinmarkierungsexperimenten und weiteren Northern-Blot-Analysen wurde nachgewiesen, dass die Mutante speziell das D1-Protein des Reaktionszentrums des Photosystems II kaum synthetisiert und die entsprechende mRNA in der Mutante nur wenig akkumuliert. In früheren Versuchen wurde bereits dargelegt, dass die PsbA-RNA, die für das D1-Protein kodiert, in hcf173 instabil ist (Töller, 1999). Mit Hilfe von Translationsinhibitoren konnte nachgewiesen werden, dass der primäre Defekt, der durch die Mutation in hcf173 hervorgerufen wird, auf Ebene der RNA-Stabilisierung und/oder den Prozessen der Translationsinitiation zu finden ist. Durch Kartierung des mutanten Locus konnte das Gen HCF173 isoliert und kloniert werden. Das kodierte Protein setzt sich aus 598 Aminosäuren zusammen und weist eine entfernte Verwandtschaft zu den Proteinen der SDR-(short chain dehydrogenase/reductase)-Superfamilie auf. Das Ergebnis der Kartierung wurde durch erfolgreiche Komplementation des hcf173-Phänotyps durch die HCF173-cDNA bzw. zwei Fusionsgene (AtHCF173-TAP und AtHCF173-tHA) bestätigt. Die Komplementationslinien HCF173-cTAP und HCF173-ctHA erlaubten die Expression von HCF173 mit C-terminalem TAP-(Tandem Affinity Purification-) bzw. Triple-HA-(Hämagglutinin-) Etikett im Hintergrund des mutanten Genotyps und damit die Lokalisation von HCF173 im Chloroplasten, wo es peripher mit dem Membransystem des Organells assoziiert ist. Durch Analyse von solubilisierten Proteinen der Chloroplastenmembranen aus HCF173-cTAP und HCF173-ctHA-Pflanzen im linearen Saccharose-Dichtegradienten und durch 2D-(Blue Native-/SDS-) Gelelektrophorese konnte nachgewiesen werden, dass HCF173 Teil eines möglicherweise größer als 669 kDa großen Komplexes ist. Durch Anti-HA-Affinitätschromatographie konnte das Protein AtHIP1 (Arabidopsis thaliana HCF173 interacting protein) (NP_566737) als Interaktor von HCF173-tHA und damit als weitere Untereinheit dieses Komplexes identifiziert werden. Durch Fällung von Nukleinsäuren aus affinitätschromatographischen Eluaten, reverser Transkription, anschließender PCR und Southern-Analysen konnte nachgewiesen werden, dass der Komplex PsbA-Transkripte und somit die Ziel-RNA von HCF173 beinhaltet. Wie die Proteine des HCF173-Komplexes zueinander in Verbindung stehen, welches Protein die PsbA-RNA bindet und welche weiteren Komponenten dem HCF173-Komplex angehören, muss in zukünftigen Experimenten geklärt werden. Mögliche Funktionen des HCF173-Komplexes stellen die Initiation der Translation der PsbA-RNA, der Schutz der PsbA-RNA vor Nukleasen und/oder die Bindung des PsbA-Transkriptes an die Thylakoidmembran dar, um eine effiziente Synthese und Insertion des D1-Proteins während der de novo Biogenese und/oder der Reparatur des Photosystems II zu gewährleisten.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Sonstige Einrichtungen/Externe
Dokument erstellt am:	12.01.2006
Dateien geändert am:	12.02.2007
Promotionsantrag am:	21.11.2005
Datum der Promotion:	21.11.2005