SFB 429 II-III: Struktur und Funktion von Produkten konservierter plastidärer Leserahmen aus Synechocystis sp. PCC6803 (Teilprojekt A 8)

Die Sequenzierung einer immer größer werdenden Zahl von Plastidengenomen aus Pflanzen und Algen sowie cyanobakteriellen und pflanzlichen Kerngenomen ermöglicht eine systematische Analyse der genetischen Grundlagen der Photosynthese. In Plastidengenomen werden konservierte offene Leserahmen als ycf bezeichnet. Fast alle dieser plastidären Leserahmen kommen auch in den Cyanobakterien vor. Die wenigen Untersuchungen, die zur Funktion von ycf-kodierten Genprodukten veröffentlicht wurden, deuten meist auf eine Rolle in der Photosynthese hin. In der vorherigen Antragsphase wurden mehrere ycf-Gene in dem Cyanobakterium Synechocystis sp. PCC 6803 (im späteren als Synechocystis 6803 bezeichnet) ausgeschaltet und die Mutanten in Hinblick auf eine Funktion in der Photosynthese untersucht. Nach diesen Untersuchungen möchten wir nun unsere Arbeiten auf Ycf53 konzentrieren. Ycf53 ist ein konservierter Leserahmen aus dem Plastidengenom einiger Algen. Ähnliche Gene kommen in cyanobakteriellen Genomen und dem Kerngenom von Arabidopsis und Reis vor, wo sie als GUN4 bezeichnet werden. Arabidopsis GUN4 stimuliert Mg-Chelatase-Aktivität und bindet Produkt und Substrat dieses Enzyms. Es wird postuliert, dass GUN4 in Pflanzen eine Vermittlerfunktion in der Kommunikation zwischen Plastiden und Kern wahrnimmt. In Synechocystis 6803 scheint sich die Inaktivierung des Gens letal sowohl auf Chlorophyll-, wie auch auf Häm/Phycobilin-Biosynthese auszuwirken, da keine homozygoten Mutanten gewonnen werden können. Ziel des Projektes ist es, die gemeinsamen und unterschiedlichen Aufgaben von GUN4 in der Tetrapyrrolbiosynthese sowohl in Cyanobakterien als auch in Tabak zu analysieren. Um die letale Wirkung der Mutation in Cyanobakterien besser zu verstehen, sollen umfassende Untersuchungen zur Bedeutung von GUN4 (Ycf53) für Chlorophyll-, Häm- und Bilinstoffwechsel zusammen mit der Konstruktion einer induzierbaren gun4 Mutante in Synechocystis 6803 durchgeführt werden. Weitere Teilziele betreffen die Durchführung von biochemischen Untersuchungen in transgenen Tabakpflanzen mit deregulierter GUN4 Expression, zur Lokalisation von GUN4 in Pflanzen, zu Interaktionen mit Proteinpartnern sowie zur Assemblierung des Photosystems I (PS I).