Biogenese und Funktion Biomineral-assoziierter Proteine

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Nanostrukturierte Biominerale stellen besonders eindrucksvolle Beispiele für die Ausbildung artspezifischer Zellstrukturen dar. Sie bestehen im Wesentlichen aus anorganischen Materialien (z.B. CaCO3, Ca-Phosphat, SiO2) im Verbund mit einem geringen Anteil organischer Moleküle (Proteine, Polysaccharide u.a.). In dem Projekt sollen Struktur und Biogenese Biomineral-assoziierter Proteine sowie ihre Rolle bei der Ausbildung der Biomineral-Nanostruktur an einzelligen Modellorganismen untersucht werden. Im Mittelpunkt steht dabei die Frage, ob supramolekulare Phosphoprotein-Aggregate für die Biomineral-Morphogenese generell von Bedeutung sind und durch welche Kinasen diese Proteine phosphoryliert werden. Dazu sollen die chemischen Strukturen der bisher unbekannten Biomineral-assoziierten Proteine von Synurophyceen (SiO2 Biomineral) und Coccolithophoriden (CaCO3 Biomineral) aufgeklärt und ihr Aggregationsverhalten sowie ihre Mineral-Bildungseigenschaften in vitro analysiert werden. Zudem sollen mittels der RNAi-Technik transgene Diatomeen (SiO2 Biomineral) mit veränderter Phosphoprotein Ausstattung erzeugt werden, um zu untersuchen, ob dies zu spezifischen Veränderungen der Biomineral-Struktur führt. Die Besonderheiten des Silikat-Metabolismus von Synurophyceen sollen dazu ausgenutzt werden, dass Organell der SiO2-Biogenese (= "silica deposition vesicle") anzureichern, um die molekulare Maschinerie der SiO2-Biomineral-Bildung möglichst umfassend analysieren zu können.