Regulierung von Photosynthese mittels Thylakoid K+/H+-Antiport

• Antragstellerin: Professorin Dr. Ute Armbruster
• Fachliche Zuordnung: Biochemie und Biophysik der Pflanzen ; Pflanzenphysiologie
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 366065941

Sonnenlicht ist die wichtigste Energiequelle für Leben auf unserer Erde. Der biologische Prozess Photosynthese wandelt hierbei Lichtenergie in chemische Energie in Form von organischen Verbindungen um. Die verfügbare Sonnenenergie für diesen Prozess kann in der Natur sehr stark variieren. Komplexe regulatorische Mechanismen passen hierbei die Photosynthese an vorherrschende Lichtverhältnisse an, wobei Ionenumverteilungen über die Thylakoidmembran eine wichtige Rolle spielen. Kürzlich konnten wir zeigen, dass K+/H+-Antiport mittels KEA3 (K+-Efflux Antiporter 3) die Effizienz von Photosynthese dadurch verbessert, dass ein lichtenergielöschender Prozess bei Niedriglichtbedingungen schneller abgeschaltet wird. Aus unseren Vorarbeiten ergibt sich, dass die Aktivität von KEA3 stark reguliert wird. Zudem deuten sie darauf hin, dass KEA3 unter bestimmten Stressbedingungen ein Sicherheitsventil in der Thylakoidmembran bildet. Auf diese Ergebnisse aufbauend wollen wir mit den vorliegenden Projekten die folgenden zwei Fragen beantworten: (i) Welche molekularen Abläufe während der variablen Lichtbedingungen erklären den positiven Effekt von KEA3 auf Photosynthese? Und (ii) Welche Mechanismen liegen der Aktivitätsregulierung von KEA3 zugrunde? Diese Fragen wollen wir mit Hilfe eines komplementären Ansatzes beantworten, der Spektroskopie-, Ionen-, Metabolit- und Proteinanalysen mit Genetik und mathematischer Modellierung verknüpft.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen