Photosynthetic redox signals of chloroplasts as a new class of regulators in nuclear gene expression of plant cells

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Die Photosynthese liefert die Energie und den Sauerstoff für fast alle Organismen. In Pflanzen sind die Gene für die Untereinheiten des Photosynthese-Apparates auf das Chloroplasten-Genom und den Zellkern verteilt. Für die Biogenese und strukturelle Adaption des Apparates an die Umwelt ist daher eine genaue Koordination der Photosynthese-Genexpression in den zwei Zellkompartimenten erforderlich. Neue Erkenntnisse zeigen, dass ein wichtiger Teil dieser Regulation über eine Rückkopplung der Photosynthesefunktion auf die Genexpressionsebene erfolgt. Diese photosynthetische Kontrolle wird über den Redox-Status des Plastochinon-Pools oder über nachgeschaltete Redox-Mediatoren vermittelt, wobei die zugrunde liegenden Signalwege und die daran beteiligten Komponenten noch weitgehend unerforscht sind. Im hier beantragten Projekt sollen über neue Arabidopsis-Mutanten mit Defekten in den Signalwegen Komponenten der Redox-Signalwege identifiziert und charakterisiert werden. Weiterhin sollen über Microarrays, transgene Pflanzen und proteomic-Ansätze Redox-kontrollierte nukleäre Gene identifiziert und ihre Regulation auf Transkript- und Proteinebene analysiert werden. Dies soll zum besseren Verständnis des molekularen Redox-Signalnetzwerks pflanzlicher Zellen und der Anpassung der Photosynthese an die Umwelt beitragen.