Die Funktion LHC-ähnlicher Proteine in der Assemblierung der Photosysteme und der Regulation der Chlorophyllbiosynthese
Creators: name: Hey, Daniel
Publisher: name: Humboldt-Universität zu Berlin
Year: 2019
Subjects: subject: Photosynthese
subject: Photosystem II
subject: Photosystem-Assemblierung
subject: Chlorophyll
subject: Light-harvesting complex
subject: Light-harvesting like
subject: One-helix protein
subject: photosynthesis
subject: photosystem ii
subject: photosystem assembly
subject: chlorophyll
subject: light-harvesting complex
subject: light-harvesting like
subject: one-helix protein
subject: 570 Biowissenschaften; Biologie
subject: WN 3100

description: Die pflanzliche Light-harvesting complex-Proteinfamilie besteht aus Proteinen mit vielfältigen Funktionen. Dabei ist die Funktion der Light-harvesting-like 3-Proteine (LIL3) sowie der One-helix-Proteine (OHPs) weitestgehend unbekannt. Im Rahmen dieser Arbeit wurde gezeigt, dass LIL3 nicht nur mit der Geranylgeranyl-Reduktase (CHLP), sondern auch mit der Protochlorophyllid-Oxidoreduktase (POR) interagiert. Sowohl CHLP als auch POR werden über die Interaktion zu LIL3 an die Thylakoidmembran gebunden und dadurch stabilisiert. Beide Enzyme liefern die direkten Vorstufen für den von der Chlorophyll-Synthase (CHLG) katalysierten finalen Chlorophyll-Syntheseschritt. Neben der Bestätigung der bereits früher gezeigten Chlorophyllbindung von LIL3 konnte eine Affinität zu den späten Intermediaten der Chlorophyllbiosynthese Proto IX, MgP, MgPMME und Pchlid nachgewiesen werden. Die größte Affinität bestand dabei gegenüber dem Substrat von POR, Pchlid. Basierend auf diesen Erkenntnissen wird LIL3 als Regulator der späten Chlorophyllbiosynthese-Schritte vorgeschlagen: LIL3 transportiert Substrate zwischen den Enzymen und ermöglicht durch die Bindung von CHLP und POR die Synthese der Chlorophyll-Edukte in räumlicher Nähe. Dadurch wird die Versorgung von CHLG mit dessen Edukten favorisiert. Beide OHP-Varianten (OHP1/2) bilden ausschließlich Heterodimere und binden Chlorophyll sowie Carotinoide im Verhältnis 3:1. Die Pigmentbindung basiert auf den konservierten Aminosäuren im Chlorophyllbindemotiv. An das OHP1-OHP2-Dimer bindet der PSII-Assemblierungsfaktor HCF244 und wird dadurch an der Membran verankert. HCF244 stabilisiert das OHP-Heterodimer und beide OHPs stabilisieren sich gegenseitig. Der heterotrimere OHP1-OHP2-HCF244-Komplex ist für die D1-Synthese wesentlich. Es wird vermutet, dass die OHPs an der co-translationalen Beladung von (p)D1 mit Pigmenten beteiligt sind sowie frühe Assemblierungsintermediate von PSII vor überschüssiger Anregungsenergie schützen.
description: The plant light-harvesting complex protein family comprises different members with a variety of functions. However, the function of the light-harvesting-like 3 proteins (LIL3) as well as the one-helix proteins (OHPs) is largely unknown. In this thesis, an interaction of LIL3 not only with geranylgeranyl-reductase (CHLP), but also with protochlorophyllide-oxidoreductase (POR) could be established. LIL3 tethers CHLP and POR to the thylakoid membrane, thereby conferring stability to both enzymes. Both CHLP and POR are synthesizing the direct chlorophyll precursors which are combined to chlorophyll by the subsequent chlorophyll synthase (CHLG). In addition to the chlorophyll binding ability of LIL3 reported earlier, an affinity of LIL3 towards the chlorophyll biosynthesis intermediates Proto IX, MgP, MgPMME, and Pchlide could be shown. Interestingly, the highest affinity of LIL3 was exerted towards Pchlide which is the substrate of POR. Therefore, LIL3 is postulated to shuffle the intermediates between enzymes and brings CHLP and POR in close proximity, which may help to supply CHLG with its substrates. Regarding the function of the OHPs an exclusive heterodimer formation of both the OHP1 and OHP2 variants could be shown. The OHP1-OHP2-heterodimer is able to bind chlorophyll and carotenoids in an approximate 3:1 ratio and pigment binding depends on dimer formation as well as the presence of the conserved amino acids in the chlorophyll binding motif. The PSII-assembly factor HCF244 is anchored to the thylakoid membrane by binding to both OHPs, thereby stabilizing the OHP-heterodimer. The heterotrimeric OHP1-OHP2-HCF244-complex is essential for D1 biosynthesis, although the exact molecular function of HCF244 is still unknown. It is suggested that the OHP-dimer is responsible for co-translational loading of (p)D1 with pigments as well as photoprotection of early PSII assembly intermediates.