Functional analysis of chloroplast signal recognition particle (cpSRP) in chlorophyll biosynthesis
Creators: name: Ji, Shuiling
Publisher: name: Humboldt-Universität zu Berlin
Year: 2022
Subjects: subject: cpSRP43
subject: cpSRP54
subject: Chaperon
subject: LHCP
subject: GluTR
subject: CHLH
subject: GUN4
subject: PORB
subject: APR
subject: chaperone
subject: 580 Pflanzen (Botanik)
subject: WN 3150
subject: WM 3160

description: Im ersten Teil dieser Studie habe ich gezeigt, dass die Chaperonaktivität von cpSRP43 für die Stabilität der drei essenziellen TBS-Proteine Glutamyl-tRNA-Reduktase (GluTR), der H-Untereinheit der Magnesium-Chelatase (CHLH) und von Genomes Uncoupled 4 (GUN4 ) wichtig ist. cpSRP43 schützt diese TBS-Proteine effizient vor hitzeinduzierter Aggregatbildung und verbessert ihre Thermostabilität während eines Hitzeschocks. Während die substratbindende Domäne (SBD) von cpSRP43 für die Interaktion mit LHCPs ausreicht, erfordert die Stabilisierung der TBS-Proteine die zusätzliche cpSRP43-Chromodomäne 2 (CD2). Es wurde überraschend gefunden, dass cpSRP54 die Chaperonaktivität von cpSRP43 für LHCPs aktiviert, während es sie für TBS-Proteine vermindern kann. Aber erhöhte Temperatur kann die Bindung von cpSRP43 mit cpSRP54 lösen, aber seine Wechselwirkung mit GluTR, CHLH und GUN4 verstärken, was zu einem verstärkten Schutz von cpSRP43 gegenüber diesen Proteinen unter Hitzeschockbedingungen führt. Im zweiten Teil dieser Studie wurde festgestellt, dass PORB (eines der drei POR Isoformen) ein weiteres Ziel von cpSRP43 ist. Zusammenfassend haben meine Studien einen möglichen Mechanismus von PORB durch konzertierte Aktionen von cpSRP43 und cpSRP54 aufgezeigt. (1) cpSRP43 wirkt als molekulares Chaperon, um PORB vor der Aggregation zu schützen, wodurch die Stabilität des PORB bewahrt wird. (2) cpSRP54 kann PORB bei der Anlagerung an die Thylakoidmembran unterstützen, was vermutlich den Abbau von PORB vermeidet und die Stabilität von PORB verbessert oder den Zugang zum katalytischen Substrat ermöglicht. Zusammenfassend trägt diese Arbeit zum erweiterten Wissen über die voneinander abhängige Chaperonfunktion der beiden Proteine cpSRP43 und cpSRP54 bei der Koordination von Chlorophyllsynthese und LHCP-Biogenese bei.
description: In the first part of this study, I showed that the chaperone activity of cpSRP43 is essential for the stability of the three critical TBS proteins: glutamyl-tRNA reductase (GluTR), the H subunit of magnesium chelatase (CHLH), and GENOMES UNCOUPLED 4 (GUN4). cpSRP43 efficiently protects these TBS clients from heat-induced aggregation and enhances their thermostability during heat shock. Although the substrate-binding domain (SBD) of cpSRP43 is sufficient for the interaction with LHCPs, the stabilization of TBS clients requires the additional chromodomain 2 (CD2). cpSRP54, which activates the chaperone activity of cpSRP43 on LHCPs, was surprisingly found to antagonize this chaperone activity on TBS proteins. The elevated temperature alleviates the binding of cpSRP43 to cpSRP54 but enhances its interaction with GluTR, CHLH and GUN4, resulting in enhanced protection of cpSRP43 to these proteins under heat shock conditions. My study suggests a working model that the temperature sensitivity of the cpSRP43-cpSRP54 complex enables cpSRP43 to serve as an autonomous chaperone for the thermoprotection of TBS proteins. In the second part of this study, PORB (one of the three POR isoforms) was found to be a new target of cpSRP43. My study revealed a potential mechanism of PORB by concerted actions of cpSRP43 and cpSRP54: (1) cpSRP43 acts as a molecular chaperone to protect PORB from aggregation, thereby preserving the stability of PORB. (2) cpSRP54 assists PORB in attachment to the thylakoid membrane, avoids the degradation of PORB and, thus, improves the stability of PORB or enables access to the catalytic substrate. In summary, this thesis contributes to the extended knowledge about the interdependent chaperone function of cpSRP43 and cpSRP54 in coordination of Chl synthesis and LHCP biogenesis.