Reciprocal regulation of chloroplast protein synthesis and carbon metabolism for thylakoid membrane biogenesis
类囊体膜生物发生中叶绿体蛋白质合成和碳代谢的相互调节
基本信息
- 批准号:241420340
- 负责人:
- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:德国
- 项目类别:Research Grants
- 财政年份:2013
- 资助国家:德国
- 起止时间:2012-12-31 至 2017-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Thylakoid membranes represent highly developed sites for photosynthetic energy transduction. Their biogenesis requires the synthesis of both lipids as well as proteins. However, little is known regarding if and how these two biosynthetic pathways are interconnected at the molecular level. The chloroplast pyruvate dehydrogenase complex is well-known to produce activated di-carbon precursor molecules (acetyl-CoA) for fatty acid - and as a consequence - lipid synthesis. Our prework shows that the DLA2 subunit of this enzyme is additionally a component of a ribonculeoprotein complex and as this has a function in the spatial organization of chloroplast mRNA translation in the green algal model system Chlamydomonas reinhardtii. Conversely, RNA binding affects pyruvate dehydrogenase activity. These findings provide a first clue regarding how intraplastidic metabolic signaling and chloroplast gene expression could be reciprocally connected for thylakoid membrane biogenesis. In addition, our data provide first hints that these dual roles of the protein might exist in evolutionary distant organisms ranging from cyanobacteria to humans.In this project, we aim at elucidating the precise molecular working mode of this regulatory principle involving metabolic control of gene expression. By following molecular, genetical, and biochemical approaches in C. reinhardtii, we will use in vivo and in vitro techniques to characterize both the RNA binding and the enzymatic forms of DLA2 which appears to shuttle between different protein sub-complexes. A special focus will be on the dynamics and composition of these complexes and the role of acetate/acetyl-CoA for balancing both functions of DLA2. This work will be complemented by related analyses in cyanobacteria and higher plants, to test for an evolutionary conservation of such a regulatory switch.
类囊体膜代表了高度发达的光合能量传递场所。它们的生物发生需要脂质和蛋白质的合成。然而,很少有人知道这两个生物合成途径是否以及如何在分子水平上相互连接。众所周知,叶绿体丙酮酸脱氢酶复合物可产生用于脂肪酸合成的活性二碳前体分子(乙酰辅酶A),并因此产生脂质合成。我们的前期工作表明,这种酶的DLA 2亚基是另外的一个组成部分的核糖体蛋白复合物,因为这有一个功能的叶绿体mRNA翻译的空间组织中的绿色藻类模型系统莱茵衣藻。相反,RNA结合影响丙酮酸脱氢酶活性。这些发现提供了第一条线索,关于如何质内代谢信号和叶绿体基因表达可能是间接连接的类囊体膜生物合成。此外,我们的数据提供了第一个提示,这些双重作用的蛋白质可能存在于进化遥远的生物体,从蓝藻到human.In这个项目中,我们的目标是阐明精确的分子工作模式的调控原则,涉及代谢控制基因的表达。通过分子、遗传和生物化学的方法,在C. reinhardtii,我们将使用体内和体外技术来表征RNA结合和DLA 2的酶形式,DLA 2似乎在不同的蛋白质亚复合物之间穿梭。一个特别的重点将是这些复合物的动力学和组成,以及醋酸/乙酰辅酶A平衡DLA 2的两种功能的作用。这项工作将得到补充,在蓝藻和高等植物的相关分析,以测试这样的监管开关的进化保护。
项目成果
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Professor Dr. Jörg Nickelsen, Ph.D.其他文献
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