Diurnale Dynamiken der pflanzlichen Biogenese von Eisen-Schwefel-Cluster- und anderen Metalloproteinen in Abhängigkeit von der Cluster-Biosynthese

• Antragstellerin: Professorin Dr. Ute Krämer
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie ; Pflanzenphysiologie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 311772565

Das Genom der genetischen Modellpflanze Arabidopsis thaliana kodiert für mehr als 100 Proteine, deren biologische Funktion durch Eisen-Schwefel(FeS)-Cluster Kofaktoren vermittelt wird, zum Beispiel in der Photosynthese, Atmung und dem Nukleinsäure-Stoffwechsel. Pflanzen besitzen drei zelluläre Biosynthesewege für FeS-Cluster in Chloroplasten, Mitochondrien und dem Cytosol. Als sessile Organismen müssen Pflanzen die FeS-Protein-Biogenese effizient vor dem Einfluss fluktuierender und nicht-optimaler Umweltbedingungen schützen, wie beispielsweise vor reaktiven Sauerstoffspezies oder einem Überschusses interferierender Metalle. Um die zugrunde liegenden pflanzlichen Mechanismen aufzudecken, analysieren wir die diurnale Dynamik der Biogenese von FeS- und anderen Metallo-Proteinen in verschiedenen zellulären Kompartimenten durch den Einsatz der Translatom-Sequenzierung (ribo-seq) als Näherung. Hiermit kombinieren wir die Untersuchung von Dynamiken der Metall- und Chelatorkonzentrationen, der intrazellulären Metallverteilung und Enzymaktivitäten wesentlicher Molybdän-Kofaktor(Moco)- und FeS-Proteine. Wir vergleichen Wildtyppflanzen mit Pflanzen, die Defekte in jeweils einem der drei FeS-Biosynthesewege aufweisen, um Auswirkungen und mögliche regulatorische Funktionen der FeS-Cluster-Biosynthese im Metallhaushalt und der Metallo-Protein-Biogenese zu identifizieren. Die Resultate könnten der Optimierung von Bioenergieproduktion und landwirtschaftlicher Düngung dienen.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1927: Iron-Sulfur for Life