Stoffaustausch zwischen Plastiden und Zelle
Final Report Abstract
Die äußere Hüllmembran der Plastiden enthält eine Vielzahl von Metabolit- und Ionenkanälen, die den Stoffaustausch zwischen Organell und Zelle beeinflussen. Im vorliegenden Projekt "Stoffaustausch zwischen Plastiden und Zelle" sollte die Bedeutung der äußeren Hüllmembranproteine OEP16, OEP21 und OEP24 auf phänotypischer, physiologischer und molekularer Ebene charakterisiert werden. OEP16 bildet einen aus vier α-Helices bestehenden Aminosäure selektiven Kanal, alternativ Funktionen im Proteinimport, wie in der Literatur publiziert, konnten eindeutig und zweifelsfrei widerlegt werden. Die Bedeutung der Isoformen OEP16.1 und OEP16.2 in der Pflanze alternieren, während OEP16.1 besonders prominent in Blättern und sich entwickelnden Samen ist, ist OEP16.2 wichtig in späten Stadien der Samenentwicklung, Erlangung der Trockentoleranz, sowie der Keimung. Verlust der OEP16.2 Funktion führt zu einer Erhöhung der Konzentration an Aminosäuren im Samen, sowie zu einer Verschiebung im Verhältnis der Kohlenhydratreservestoffe, Glucose, Saccharose und Stärke. Der Verlust von der Funktion von OEP16.2 führt ebenfalls zu einer Hypersensitivität (Verzögerung) der Keimung in Anwesenheit des Pflanzenhormones Abscisinsäure. OEP16 gehört in die Familie der Protein- und Aminosäuretransporter (PRAT), in die auch Untereinheiten des mitochondriellen Proteinimportapparates gehören. In Zusammenarbeit mit Prof. Fromme, Arizona ist es gelungen, isoliertes OEP16 funktionell rückzufalten, so dass zukünftig eine Strukturaufklärung z. B. über NMR erfolgen kann. Die Funktion von OEP21 und OEP24 im Stoffaustausch konnte noch nicht abschließend geklärt werden. Verlustmutanten beider OEP21 Isoformen zeigten sowohl im Wachstumsphänotyp als auch in der Metabolite Zusammensetzung keine statisch signifikanten Veränderungen gegenüber Wildtyppflanzen. Die Untersuchungen zu OEP24 mussten eingestellt werden, da eine für die Durchführung der finalen Analysen, essentielle Verlustmutantenlinie eine Vielzahl nicht gezielter und nicht herauskreuzbarer Mutationen enthielt, was zu falschen Ergebnissen geführt hätte.
Publications
- (2009) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 106(29):12201- 12206. A search for factors influencing etioplast-chloroplast transition
Pudelski, B., Soll, J., Philippar, K.
- (2010) Plant Biol. 1:42-55. The plant PRAT proteins - preprotein and amino acid transport in mitochondria and chloroplasts
Pudelski, B., Kraus, S., Soll, J., Philippar, K.
- (2011) Protein Expr. Purif. 80(2):157-168. Isolation, folding and structural investigations of the amino acid transporter OEP16
Ni da, Q., Zook, J., Klewer, D.A., Nieman, R.A., Soll, J., Fromme, P.
- (2012) J. Exp. Bot. 63(5):1919-1936. The plastid outer envelope protein OEP16 affects metabolic fluxes during ABA-controlled seed development and germination
Pudelski, B., Schock, A., Hoth, S., Radchuk, R., Weber, H., Hofmann, J., Sonnewald, U., Soll, J., Philippar, K.
(See online at https://doi.org/10.1093/jxb/err375)
