title: SufD - Bestandteil eines essentiellen plastidär lokalisierten Systems in Cyanobakterien, Cryptomonaden und höheren Pflanzen
Creators: name: Hjorth, Elmar
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2005
Subjects: Life sciences
Biowissenschaften, Biologie
Guillardia theta
Ackerschmalwand
SUF-System

description: The nucleomorph-encoded and plastid-locallized protein ORF467 of Guillardia theta has been identified as SufD, a component of the SUF-System in plastids. A gene for SufS was identified in the nucleus genome of Guillardia theta, indicating a unique genetic compartmentalization of the SUF-System in cryptophytes. The characterization of a SufD (ATNAP6) Arabidopsis thaliana T-DNA mutant revealed defects in embryo-development, reduced root-growth, altered chloroplast ultrastructure and reduced chlorophyll-content. A GFP-fusion protein of ATNAP6 was localized in plastidic spots, this localization pattern was caused by a beta-helix protein domain of ATNAP6. The complex phenotypes of the ATNAP6 mutation were interpreted as a defect of a plastidic system for iron-sulfur cluster biogenesis in Arabidopsis thaliana.
description: Durch die vorliegende Arbeit konnte ein Beitrag zur funktionellen Charakterisierung des Nucleomorph-kodierten und plastidär lokalisierten Proteins ORF467 aus Guillardia theta geleistet werden. Dieses Protein konnte durch Sequenzhomologien als Bestandteil SufD des plastidären SUF-Systems identifiziert werden. Mit immunologischen Methoden konnte SufD in der Plastide von Guillardia theta nachgewiesen werden. Ein Gen für eine weitere Komponente des SUF-Systems, SufS, wurde durch die Auswertung von EST-Daten im Kerngenom lokalisiert. Die Cryptomonade Guillardia theta enthält damit ein über drei Genome, Kern, Plastide und Nucleomorph, verteiltes plastidäres SUF-System. Die heterogenomische Knock-out Mutation von SufD in Synechocystis führte zu einem Defekt der Zellteilung, der durch die Bildung von aus vier Zellen bestehenden Teilungsstadien gekennzeichnet war. In Importexperimenten mit radioaktivem Eisen wurde eine erhöhte Eisenaufnahme der SufD-Mutante gemessen. Die Analyse einer T-DNA Mutante des SufD-Homologen ATNAP6 in Arabidospis thaliana zeigte Defekte in der Embryonalentwicklung, eine veränderte Ultrastruktur der Chloroplasten, sowie ein reduziertes Wurzelwachstum und verringerten Chlorophyllgehalt der Pflanzen. Durch die in vivo Expression von GFP-Fusionsproteinen von ATNAP6 in Protoplasten konnte eine plastidäre Lokalisation von ATNAP6 nachgewiesen werden. Das Lokalisationsmuster zeigte eine Verteilung der GFP-Fluoreszenz in abgegrenzten subplastidären Bereichen, die für die subplastidäre Lokalisation notwendige beta-helikale Proteindomäne von ATNAP6 wurde durch die Generierung und in vivo Expression von modifizierten ATNAP6-GFP Fusionsproteinen identifiziert. In einer Expressionsanalyse mit einem Oligonukleotid-Genchip Microarray konnten signifikante Änderungen der Expression von regulativen Genen und von Genen in verschiedenen Stoffwechselwegen der ATNAP6 Knock-out Mutante gemessen werden. Die Expressionsdaten der ATNAP6 Knock-out Mutante und der komplexe Phänotyp von atnap6 konnten als Folge eines grundlegenden Defekts des plastidären SUF-Systems zur Synthese von Eisen-Schwefel Clustern interpretiert werden und ermöglichten es, ein Modell für die Funktion von ATNAP6 in Arabidopsis thaliana zu formulieren.