Regulation der Photosynthese bei Arabidopsis thaliana durch reversible Phosphorylierung von Proteinen

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Die reversible Phosphorylierung von Thylakoidproteinen spielt eine wichtige Rolle bei der Regulation (i) der Umsatzrate (Turnover) photosynthetischer Proteine, (ii) PSII-Dimerisierung, (iii) Hitzestress-Antwort, und (iv) der reversiblen Migration des LHCII-Antennenkomplexes zwischen den Photosystemen. Weder die Identität der involvierten Protein-Kinasen bzw. -Phosphatasen, noch die Art und Weise wie Proteinphorylierung photosynthetische Funktionen steuert, sind bisher eindeutig geklärt. Im Mittelpunkt des beantragten Projekts steht die Zuordnung von Thylakoid-Phosphoproteinen zu den entsprechenden Kinasen. Dazu soll durch Massenspektrometrie und/oder 2D-Gelelektrophorese für eine Reihe von Thylakoid-Phosphoproteinen der Phosphorylierungsgrad quantifiziert werden. Diese Untersuchungen sollen bei Loss-of-Function Linien für mindestens 6 verschiedene photosyntheserelevante chloroplastidäre Proteinkinasen (PRCPPK1 bis PRCPPK6; PRCPPK: photosynthesisrelevant chloroplast protein kinase), sowie bei entsprechenden PRCPPK Überexprimierern und Gain-of-Function Linien durchgeführt werden, um Substratspezifität und Redundanz der entsprechenden WT-Enzyme aufzuklären. Die Regulation der LHCII-Migration durch reversible LHCII-Phosphorylierung soll durch Charakterisierung der LHCII-PSI Interaktion und LHCII-Phosphorylierung bei Linien, in denen die prcppk Mutationen in den psae1-1 Hintergrund (mit quasi-stabilen LHCII-PSI Komplex) überführt wurden, untersucht werden. Zur Aufklärung der Topologie der LHCII-PSI Interaktion sollen elektronenmikroskopische Untersuchungen an entsprechenden PSI-Einzelpartiklen und Kristallen bei der psae1-1 Mutante durchgeführt werden.