Der TatA-Bedarf beim Tat-abhängigen Proteintransport über die Thylakoidmembran

• Antragsteller: Professor Dr. Ralf Bernd Klösgen
• Fachliche Zuordnung: Biochemie und Biophysik der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 268746007

Der Tat-abhängige Proteintransportweg (Tat = Twin-arginine translocation) zeichnet sich dadurch aus, dass er Proteine in gefalteter Form über ionendichte Membranen transportieren kann. Der Transport wird ausschließlich vom Membranpotential (delta pH und/oder delta psi) energetisiert. Die Tat-Translokase der Chloroplasten und Gram-negativen Bakterien besteht aus den integralen Untereinheiten TatB und TatC, die gemeinsam den Membranrezeptor ausbilden, sowie TatA, das auf bislang unverstandene Weise den eigentlichen Membrantransportschritt katalysiert und nicht nur in der Thylakoidmembran sondern auch löslich im Chloroplastenstroma gefunden wird. Tatsächlich kann lösliches TatA, das nach heterologer Expression aus E. coli aufgereinigt wurde, die membrangebundene TatA-Aktivität vollständig ersetzen. Dies ermöglichte es uns, den Bedarf an TatA beim Thylakoidtransport eines chimären Modellsubstrats (16/23) unter Standardbedingungen genau zu quantifizieren (Hauer et al., 2013). Dieser Ansatz soll im vorliegenden Projekt auf eine Gruppe von Vorläuferproteinen ausgeweitet werden, die sich im Molekulargewicht, der räumlichen Struktur (Volumen) und/oder dem Faltungszustand ihrer Passagierproteine voneinander unterscheiden, um so die Funktionsweise von TatA besser zu verstehen und zur Klärung der in der Literatur kontrovers diskutierten Rolle des Proteins beim Membrantransport beizutragen. Auch die Bedeutung des jeweils vorhandenen Signalpeptids auf den TatA-Bedarf soll mit solchen Ansätzen bestimmt werden. Um dabei den Einfluss physiologischer Faktoren auf den Transportprozess zu untersuchen, werden die experimentellen Bedingungen (z.B. Lichtmenge oder Temperatur) in den Versuchen variiert. Und schließlich soll auch die Rolle der unstrukturierten C-terminalen Domäne von TatA beim Transportprozess charakterisiert werden. Dazu ist vorgesehen, verschiedene C-terminale Verkürzungsmutanten von TatA sowie ein TatA/EGFP-Fusionsprotein heterolog in E. coli zu exprimieren, aufzureinigen und in die quantitativen Thylakoidtransportversuche einzusetzen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen