Identifizierung und Analyse von Genen für den Tetrapyrrolstoffwechsel und die plastid?ren durch reaktive Sauerstoffspezies vermittelten Signalwege in Chlamydomonas reinhardtii

Der Tetrapyrrolbiosynthese (TBS)-Weg ist streng auf der transkriptionalen und posttranlationalen Ebene reguliert. Aufgrund der Gefahr des durch akkumulierende Tetapyrrole-erzeugten photooxidativen Stresses sind viele Proteine für den abgestimmten Metabolitfluss in der TBS erforderlich. In der vorherigen Antragsperiode wurden zahlreiche Pigment- und Singulett Sauerstoff (1O2)-Signalweg-Mutanten mit modifizierter Lichtempfindlichkeit, reduzierter Photosyntheseleistung, unterbrochener TBS im Dunkeln wie auch im Licht sowie auch einem deregulierten Tetrapyrrol-induzierten Chloroplasten-Kern-Signalweg erzeugt worden. Ebenso begannen wir mit biochemischen und genetischen Analysen ausgew?hlter Mutanten. Für unsere Studien verwenden wir die Grünalge Chlamydomonas reinhardtii, ein Modellorganismus für die genetischen und biochemischen Untersuchungen, deren Erkenntnisse erwartungsgem?? auch in Pflanzen und Tieren Verwendung finden. Es gib zwei wesentliche Gründe, C. reinhardtii für unsere Studien einzusetzen. 1. Dieser photosynthesebetreibende Organismus w?chst im Dunkeln und im Licht heterotroph, wenn eine Kohlenstoffquelle angeboten wird. Damit stehen wachsende Algenkulturen für Mutationen der TBS und der Photosynthese zur Verfügung. 2. Im Gegensatz zu Pflanzen synthetisieren Grünalgen Chlorophyll auch im Dunkeln, sodass Dunkelanzuchten von photosensitiven Mutanten untersucht werden k?nnen.
Ziel des Fortsetzungsantrags ist die Charakterisierung der regulatorischen Funktion bereits vorherig identifizierter Mutantengene für (i) die TBS und (ii) die 1O2-Signaltransduktion. Wir beabsichtigen die Funktionsaufkl?rung der TBS-Mutanten und planen die Analyse von weiteren Mutanten mit vielversprechendem Ph?notyp, wenn sich deren Mutantengen identifizieren l?sst und ein Mutantenkomplementation erfolgreich ist. Ebenso ist beabsichtigt, die Funktion der identifizierten Mutantengene der 1O2-Signalwahrnehmung im retrograden Signalweg in einem Chlorophyll-freien Mutantenhintergrund aufzukl?ren und mit dem plastid?ren Signalweg zu korrelieren.
Unsere Studien mittels ?forward“ und ?reverse genetics“ sind mit zahlreichen unbekannten Kontrollmechanismen der TBS und im retrograden Signalweg begründet. Es werden noch weitere 金贝棋牌 über diverse Kontrollen sowohl der im Licht als auch im Dunkeln stattfindenden TBS und des stabilen Metabolitflusses mit geringen steady-state Gehalten photoreaktiver TBS Intermediate erwartet. Ebenso rechnen wir mit dem Nachweis neuer Gene, die Rollen in der Entgiftung und dem Signalweg des 1O2 spielen, der durch Anreicherung von Tetrapyrrolen oder in den Photosystemen I und entstehen kann. Unsere Arbeitshypothese für die Studien des Signalweges ist, dass nicht die Tetrapyrrole, sondern eher protektive Enzyme oder 1O2-bindende Proteine eine Funktion im retrograden plastid?ren Signalweg einnehmen, deren Gene durch die Analyse der vorgeschlagenen ?Second-Site“-Mutanten gefunden werden k?nnen.