Mechanismen und Regulation der Intrazellulären Zirkulation von Eisen in Chlamydomonas reinhardtii

• Antragsteller: Dr. Eugen Ioan Urzica
• Fachliche Zuordnung: Biochemie und Biophysik der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 261828563

Eisen ist ein wichtiges Spurenelement für alle photosynthetisch aktiven Organismen. Chlamydomonas reinhardtii assimiliert Eisen über ein äußerst leistungsfähiges Aufnahmesystem, welches aus einer Eisenreduktase (FRE1) sowie einem Ferroxidase-Eisen(III)-Permeasekomplex (FOX1-FTR1) besteht. Darüber hinaus ist C. reinhardtii in der Lage, Eisen mittels des IRT1/IRT2-Transportersystems aufzunehmen. Während die Eisenaufnahmemechanismen von Algen gründlich untersucht sind, ist sowohl über den Transport von Eisen zwischen Cytoplasma und den Organellen, als auch über die Regulation von Eisenaufnahme und -transport wenig bekannt. Aktuelle Transkriptomdaten von C. reinhardtii, die unter Eisenmangel kultivierten wurden, zeigen die Hochregulation mehrerer Gene, deren Produkte wichtige Rollen im intrazellulären Eisentransport und der Regulation der Eisenhomöostase spielen könnten. Die experimentelle Validierung dieser Kandidaten in C. reinhardtii wird durch eine Kombination aus reverse genetics und biochemischen Ansätzen erfolgen. Parallel dazu werden wir Metallgehaltbestimmungen (ICP-MS) sowie Transkriptom- (RNA-Seq) und Proteomanalysen (LC-MS/MS) auf Ebene ganzer Zellen und isolierter Organellen durchführen. In diesem Rahmen werden der Chlamydomonas-Wildtyp und Knock-Down-Mutanten der Kandidatenproteine vergleichend untersucht. Diese Ansätze werden zu einem besseren Verständnis der intrazellulären Eisenverteilung und der Regulation der Eisenhomöostase in C. reinhardtii führen. Zusätzlich werden Pull-Down-Assays zum Einsatz kommen, mit deren Hilfe Transkriptionsfaktoren, die an der Eisenmangelantwort in C. reinhardtii beteiligt sind, identifiziert werden sollen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen