Functional characterisation of stress-related fibrillin proteins in the thylakoid membranes of plant chloroplasts
Plant Biochemistry and Biophysics
Final Report Abstract
Plastoglobuli spielen eine wichtige Rolle in der Synthese von Prenyllipiden in Chloroplasten und der Antwort der pflanzlichen Zelle auf biotische und abiotische Umweltfaktoren. Von den ca. 30 dort lokalisierten Proteinen sind Fibrilline (FBN) und Activity of bc1 complex kinases (ABC1K) die häufigsten. Ziel war die subzelluläre Lokalisierung und funktionelle Charakterisierung zweier bisher nicht beschriebener FBN, FBN9 und FBN11. Co-Expressionsanalyse und Untersuchung mittels GFP-Fusion bestätigten die vorhergesagte chloroplastidäre Lokalisierung. Eine funktionelle Assoziierung mit Plastoglobuli war leider nicht möglich. Die Co-Expressionsanalyse ergab ebenfalls Hinweise auf die molekularen Funktionen der zu untersuchenden Proteine. Im Falle von FBN9 wiesen die Daten auf dynamische Thylakoiderhaltungsprozesse infolge von biotischem und abiotischem Stress hin. Deshalb wurden Wildtyp- und Mutantenpflanzen verschiedenen Stressbedingungen ausgesetzt. Infiltration mit virulenten und avirulenten Pseudomonas syringae-Stämmen ergaben keine signifikanten Unterschiede, genauso wie osmotischer und Hitzestress. Im Falle von FBN11 ergab sich ein interessantes anderes Bild. Die Ergebnisse der Co-Expressionsanalyse zeigten eine enge Korrelation zu eisenabhängigen Prozessen, sowohl Mangel als auch innerzelluläre Sequestrierung, sowie zu biotischen Stressfaktoren - zwei Prozesse die augenscheinlich miteinander in Verbindung stehen. Analog zu FBN9 wurden FBN11-Mutanten sowie Wildtyppflanzen ebenfalls mit Pseudomonas syringae behandelt, wobei sich eine tendenzielle Verlangsamung des bakteriellen Wachstums in den Mutantenpflanzen ergab. Ein weiteres Ziel des Projektes war die Untersuchung der potentiellen Kinaseaktivität von FBN11. Diese konnte im Verlauf des Förderungszeitraumes aufgrund technischer Schwierigkeiten leider nicht gezeigt werden. Da viele Proteine in Chloroplasten phosphoryliert vorliegen, aber bisher nur eine Handvoll Proteinkinasen in Chloroplasten beschrieben sind, stellt FBN11 ein interessantes Objekt für zukünftige Untersuchungen dar. Eine Analyse des Phosphorylierungszustandes Plastoglobuli-assoziierter Proteine legte eine Kinasefunktion der dort lokalisierten ABC1K nahe, wobei leider keine eindeutigen Enzym-Substrat- Paare bestimmt werden konnten. Zudem wies ein Vergleich der Plastoglobuli-lokalisierten Proteine in höheren Pflanzen, Cyanobakterien und Algen aus der grünen und roten Linie auf potentielle Konservierung der Struktur und einzelner postulierter Funktionen der Plastoglobuli in den untersuchten Gruppen hin und kann als Grundlage für weiterführende Untersuchungen in verschiedenen Algenspezies dienen.
Publications
- (2016) Phosphorylation of plastoglobular proteins. J. Exp. Bot. 67: 3975-3984
Lohscheider JN, Friso G, and Van Wijk KJ
(See online at https://doi.org/10.1093/jxb/erw091) - (2016) Plastoglobules in algae: A comprehensive comparative study of the presence of major structural and functional components in complex plastids. Mar. Genomics. 28: 127-136
Lohscheider JN and Río Bártulos C
(See online at https://doi.org/10.1016/j.margen.2016.06.005)
