Untersuchungen zur Funktion des ETCHED1-Proteins aus Zea mays (L.) bei der Differenzierung der Plastiden
Final Report Abstract
Die Vorarbeiten zu diesem Projekt zeigten, dass das ETCHED1-Protein des Mais eine Rolle bei der Endospermbildung spielt. Eine Maismutante (et1), der dieses Protein fehlt, bildet Körner mit einer gefurchten Oberfläche und zeigt auch im Blatt Entwicklungstörungen, die auf einer verzögerten Chloroplastenentwicklung beruhen. Das ETCHED1-Protein wurde immunologisch in den Plastiden in Assoziation mit dem transkriptionsaktiven Chromosom (TAC) nachgewiesen. Die vorhergesagte Struktur des Proteins wies zudem eine große Ähnlichkeit zur Struktur eines eukaryotischen Transkriptionsfaktors auf. Daher wurde die Hypothese aufgestellt, dass das ETCHED1-Protein ein Transkriptionsfaktor der Plastiden ist. Im Rahmen dieses Projekts wurde nun zusätzlich zum ETCHED1 Protein des Mais das verwandte ZR1-Protein von Arabidopsis thaliana untersucht. Das ZR1 Protein gehört in A. thaliana zu einer kleinen Familie von Proteinen mit einem „Zinc Ribbon“-Motiv. Die Untersuchungen zur Lokalisation der Proteine zeigten, dass sie wie erwartet in Assoziation mit der plastidären DNA vorliegen. Allerdings ergaben die Untersuchungen an Plastiden der et1-Maismutante sowie der entsprechenden zr1-Mutante von Arabidopsis thaliana keine Hinweise auf eine spezifische Funktion der Proteine im Transkriptionsapparat der Plastiden. Um neue Hinweise auf die Funktion des ZR1/ET1-Proteins zu erhalten, wurde die zr1-Mutante von A. thaliana eingehend mit einem breiten Repertoire an molekularbiologischen, physiologischen und zellbiologischen Methoden untersucht. Die Ergebnisse der Untersuchungen zeigten, dass die Mutante in ihrer Entwicklung stärker gestört ist als alle anderen bisher beschriebenen Arabidopsis-Mutanten mit einem fehlenden Plastidenprotein. In den Plastiden sind alle grundlegenden Prozesse - Replikation, Teilung, Chloroplastenentwicklung – beeinträchtigt. In der Endphase des Projekts gab es durch die Strukturaufklärung des ZR3-Proteins der Hefe überraschende neue Hinweise auf die mögliche Funktion der plastidären ZR1/ET1-Proteine. Es konnte gezeigt werden, dass das ZR1-Protein wie das ZR3-Protein der Hefe mit dem Chaperon HSP70 interagieren kann und dadurch Einfluß auf die Transkription, die Replikation, die Teilung der Plastiden und auch die Reparatur des Photosyntheseapparates nehmen kann.
