Funktion des ChoR-Proteins in der ABA-Signaltransduktion
Final Report Abstract
Das CHoR-Protein (calcium homeostasis regulator) ist ein pflanzliches Protein, das in einen funktionellen Expressionsklonierungsexperiment in Xenopus laevis Oozyten identifiziert wurde, dessen Ziel die Identifikation neuer, am lonentransport und -homöostase in Pflanzenzellen beteiligter Proteine war. Die elektrophysiologischen Daten und weitere Studien wiesen auf eine Beteiligung von StCHoR an der Freisetzung von Kalzium aus internen Speichern bzw. die Aufnahme aus dem extrazellulären Medium hin. Zu StCHoR homologe Proteine scheinen nur in photosynthetisch aktiven Organismen aufzutreten. Die CHoR cDNA aus Arabidopsis thaliana wurde kloniert (AtCHoR). Sie enthielt ein offenes Leseraster, das ein 277 Aminosäuren langes putatives Membranprotein mit zwei Transmembrandomänen, einem N-terminalen Chloroplastentransitpeptid und mehreren EF-Hand-ähnlichen Motiven kodierte. Die Expression des AtCHoR-Gens ist weitest gehend auf photosynthetisch aktive Pflanzenorgane beschränkt. In diesen Organen ist AtCHoR in Chloroplasten enthaltenen Zellen exprimiert. Abiotische Stressreize wie Kälte, Austrocknung, osmotischer Stress und die Phytohormone Abszisinsäure (ABA) und Salicylsäure (SA) haben einen supprimierenden Effekt auf die AfCHoR-Genexpression. Durch transiente Expression eines Fusionsproteins aus AtCHoR und dem grün fluoreszierenden Protein aus der Qualle Aequorea victoria (GFP) in Tabak BY2 und Arabidopsis thaliana Mesophyllprotoplasten konnte die subzelluläre Lokalisation von AtCHoR im Chloroplasten bestätigt werden. Im Chloroplasten ist das Protein vermutlich in die Thylakoidmembran integriert. Transgene Arabidopsis thaliana-Pflanzen, die AtCHoR überexprimieren, zeigen keine phänotypischen Veränderungen. Die Bestimmung der Photosyntheseeffizienz in PAM-Messungen (pulse amplitude modulated chlorophyll fluorescence measurement) zeigte jedoch einen leichten Anstieg des nicht-photochmischen Quenching (qN) und eine leichte Verstärkung der vom Licht-Dunkel-Übergang induzierten Kalziumfreisetzung ins Chloroplastenstroma. AtCHoR-Antisense-Pflanzen waren im Wachstum reduziert, enthielten weniger Chlorophyll b und zeigten in PAM-Messungen ein drastisch erhöhtes pN und eine Verringerung der Quanteneffizienz von Photoystem II (ϕPSii). Im Zusammenhang mit der im Hefe-Zwei-Hybrid System beobachteten, möglichen Interaktion mit PsbO und PsbR, zwei Komponenten des Wasserspaltenden Komplexes (OEC) von Photosystem II, ist eine Rolle des AtCHoR-Proteins in der Regulation der chloroplastidäre Kalziumhomöostase und oder der Stabilisierung des OEC denkbar.
