Die Bedeutung der subzellulären Kompartimentierung der Glutathion-Biosynthese für die zelluläre Redoxhomöostase in Arabidopsis

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Das schwefelhaltige Tripeptid Glutathion nimmt als redox-aktive Verbindung eine zentrale Stelle im normalen Metabolismus der Pflanze ein und ist darüber hinaus an der Abwehr einer Vielzahl verschiedener exogener Stressfaktoren beteiligt. Trotz der übergeordneten Bedeutung des Glutathions in der Redoxhomöostase, als Elektronendonor und bei Entgiftungsvorgängen ist aber mit der subzellulären Kompartimentierung ein ganz entscheidendes Element des Glutathion-Metabolismus auf zellulärer Ebene bisher nicht verstanden. Da die Assimilation von anorganischem Sulfat ausschließlich in den Plastiden erfolgt, soll zunächst die Frage nach dem Export von Glutathion und seinen Vorstufen aus den Chloroplasten geklärt werden. Zur Untersuchung dieser Frage werden Arabidopsis-Deletionsmutanten aller am Glutathion- Biosyntheseweg beteiligten Gene eingesetzt und durch kompartiment- spezifische 2 Expression mit dem jeweiligen Wildtyp-Gen komplementiert. Über hoch auflösende in vivo Imaging-Techniken soll die subzelluläre Verteilung von Glutathion quantitativ untersucht werden. Um erstmals eine Möglichkeit zur in vivo Messung von Glutathion in den Chloroplasten durchführen zu können, soll eine Glutathion S-Transferase in Chloroplasten exprimiert werden, so dass eine Möglichkeit zur spezifischen Fluoreszenzmarkierung des plastidären Glutathionpools geschaffen wird. Darüber hinaus soll untersucht werden, wie gezielte Eingriffe in die Kompartimentierung der Glutathion-Biosynthese sich auf die Redoxhomöostase und die photosynthetische Leistungsfähigkeit auswirken.