Composition and function of ribonucleoprotein complexes involved in chloroplast intron splicing

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Dr. Jessica Jacobs; Professor Dr. Ulrich Kück
• Fachliche Zuordnung: Genetik und Genomik der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 226524973

Die mRNA für das P700 Chlorophyll a/b Bindeprotein (psaA) der Chloroplasten wird bei der einzelligen Modellalge Chlamydomonas reinhardtii durch trans-Spleißen von zwei Gruppe II Intronen gebildet. Dieser Prozess wird beispielhaft genutzt, um in diesem Forschungsprojekt die Komposition und Funktion von plastidären Ribonukleoprotein-Komplexen zu untersuchen. Insbesondere sollen mit dieser Analyse folgende Fragen beantwortet werden: 1. Sind Plastiden-Spleißosomen die Vorläufer des nukleären Spleißosoms? 2. Ändert sich die Zusammensetzung eines Organellen-Spleißosoms in Abhängigkeit von physiologischen Änderungen?Gruppe II Intronen sind aus evolutionärer Sicht besonders interessant, da sie den gleichen Spleißmechanismus und darüber hinaus ähnliche Strukturmerkmale wie nukleäre Intronen aufweisen. In vivo ist der Spleißprozess in Chloroplasten von weiteren Kofaktoren abhängig. Vornehmlich genetische Analysen haben gezeigt, dass mindestens 14 Kern-kodierte Proteine für den trans-Spleißprozess essentiell sind. Diese Faktoren sind entweder in das Spleißen des ersten oder zweiten psaA-Introns involviert, oder haben eine Funktion in beiden Spleißreaktionen. Wir konnten vor kurzem zwei Gene identifizieren, die für bislang unbekannte trans-Spleißfaktoren kodieren. Diese Proteine werden wir als Köderproteine in Protein-Protein- und in Protein-RNA-Interaktionsstudien verwenden. Durch diese Experimente werden wir die genaue Zusammensetzung der Spleißkomplexe untersuchen, die bislang noch nicht bekannt ist. Des Weiteren werden wir klären, ob diese Komplexe auf beide Gruppe II Intronen wirken oder ob es zwei getrennt voneinander wirkende ¿Spleißosomen¿ gibt, die spezifisch für ein bestimmtes Intron sind. Ein weiterer Fokus wird die Untersuchung der Zusammensetzung der Spleißkomplexe in Abhängigkeit von wechselnden physiologischen Bedingungen sein. Eine solche Variation hat sich in bereits durchgeführten Hefe-Zwei-Hybrid Analysen und quantitativen Real-Time PCR Experimenten angedeutet, die mit anaerob induzierten C. reinhardtii Kulturen durchgeführt wurden. Schließlich möchten wir die Frage nach der Funktion der identifizierten trans-Spleißfaktoren klären. Es wird vermutet, dass Proteine, die in das Spleißen von Gruppe II Intronen involviert sind, die Faltung der aktiven Intron-Sekundärstruktur unterstützen. Wir werden in vitro Faltungsstudien mit Intron-Fragmenten durchführen, um den Einfluss der trans-Spleißfaktoren auf die korrekte Faltung des Introns zu untersuchen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Person: Professor Dr. Michael Schroda