In-Vivo-Analyse funktioneller Domänen der pflanzlichen Glutamyl-tRNA-Reduktase, dem regulatorischen Schlüsselenzym der Tetrapyrrolbiosynthese

Die Glutamyl-tRNA Reduktase ist das erste Enzym der pflanzlichen Tetrapyrrolsynthese und für die Bildung der 5-Aminolävulinsäure (ALA) ratenlimitierend. Es wird in dikotylen Pflanzen von zwei HEMA-Genen kodiert. Die Aktivität der GluTR wird posttranslational kontrolliert. Interaktionen mit Häm, FLU und GBP wurden beschrieben. GBP ist ein GluTR-bindendes Protein und offensichtlich in der Lage, ALA-synthetisierende Proteinkomplexe spezifisch für die Hämsynthese zu sequestrieren. Bisherige In-Vitro- und Hefe-Analysen identifizierten Häm- und FLU-bindende Domänen pflanzlicher GluTR. Ziel des Projektes ist es, die mit regulatorischen Faktoren wechselwirkenden Domänen der Arabidopsis GluTR in vivo zu analysieren. Modifizierte Enzyme werden in hemA-Mutanten exprimiert und die Komplementation von ALA- und Tetrapyrrolbiosynthese analysiert. Die beiden Isoformen der GluTR interagieren unterschiedlich mit Effektoren und bilden somit differierende ALA-Synthese-Komplexe aus. Diese ermöglichen einen jeweils spezifischen Beitrag zur Chlorophyll- bzw. Häm-Biosynthese. Mittels Austausch von Proteindomänen wird die strukturelle Grundlage der funktionellen Differenzen untersucht. Biochemische und genetische Ansätze zielen auf die Beschreibung der unterschiedlichen ALA-synthetisierenden Komplexe ab. Die Evolution der posttranslationalen Regulation pflanzlicher GluTR wird durch Interaktionsstudien an weiteren dikotylen Pflanzen adressiert.