Isolierung von Phytochromobilin-Synthase-Genen zur Synthese des Phytochrom-Chromophors in E.coli

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Phytochrome sind photochrome Photorezeptoren mit Bilin-Chromophoren, die u.a. in Pflanzen und Cyanobacterien vorkommen. Das cyanobacterielle Phytochromgen aus Synechocystis (Cph1) läßt sich als Apoprotein hervorragend in E.coli exprimieren. In diesem Projekt soll die Synthese des Phytochrom-Chromophors in E.coli und damit die gesamte Synthese von Holophytochrom in coli ermöglicht werden. Dies würde zahlreiche experimentelle Möglichkeiten mit sich bringen. Überexpression von Häm-Oxygenase (HO) in E.coli führt zur Synthese von Biliverdin (BV) aus Häm. Der Schritt von BV zu Phytochromobilin (PfB) wird von Phytochromobilin-Synthase (PfBS) Cph1 werden zunächst zusammen in E.coli exprimiert (HO-Cphl-coli), wobei Cph1 dem Nachweis der PfBS-Aktivität dient; Holophytochrom+-Kolonien werden photochrom und sind daher leicht nachzuweisen. Effiziente Methoden werden für diesen Zweck entwickelt. Im ersten Ansatz werden definierte Sequenzen aus Synechocystis verwendet, wobei fünfzehn Gene mit noch unbekannter Funktion, die gemeinsam mit Genen des Tetrapyrrol-Stoffwechsels polycistronisch arrangiert vorliegen, getestet werden. In einem weiteren Ansatz werden pflanzliche cDNA-Expressionsbanken nach PfBS-Aktivitäten gescreent. Proteinbiochemische Methoden bieten eine dritte Möglichkeit, PfBS zu klonieren.