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SPP 1927 Iron-Sulfur for Life

Diurnale Dynamiken der pflanzlichen Biogenese von Eisen-Schwefel-Cluster- und anderen Metalloproteinen in Abhängigkeit von der Cluster-Biosynthese
 

Zusammenfassung

Das Genom der genetischen Modellpflanze Arabidopsis thaliana kodiert für mehr als 100 Proteine, deren biologische Funktion durch Eisen-Schwefel(FeS)-Cluster Kofaktoren vermittelt wird, zum Beispiel in der Photosynthese, Atmung und dem Nukleinsäure-Stoffwechsel. Pflanzen besitzen drei zelluläre Biosynthesewege für FeS-Cluster in Chloroplasten, Mitochondrien und dem Cytosol. Als sessile Organismen müssen Pflanzen die FeS-Protein-Biogenese effizient vor dem Einfluss fluktuierender und nicht-optimaler Umweltbedingungen schützen, wie beispielsweise vor reaktiven Sauerstoffspezies oder vor einem Überschuss interferierender Metalle. Um die zugrunde liegenden pflanzlichen Mechanismen aufzudecken, analysieren wir die diurnale Dynamik der Biogenese von FeS- und anderen Metallo-Proteinen in verschiedenen zellulären Kompartimenten durch den Einsatz der Translatom-Sequenzierung (ribo-seq) als Näherung. Hiermit kombinieren wir die Untersuchung von Dynamiken der Metall- und Chelatorkonzentrationen, der intrazellulären Metallverteilung und Enzymaktivitäten wesentlicher Molybdän-Kofaktor(Moco)- und FeS-Proteine. Wir vergleichen Wildtyppflanzen mit Pflanzen, die Defekte in jeweils einem der drei FeS-Biosynthesewege aufweisen, um Auswirkungen und mögliche regulatorische Funktionen der FeS-Cluster-Biosynthese im Metallhaushalt und der Metallo-Protein-Biogenese zu identifizieren. Die Resultate könnten der Optimierung von Bioenergieproduktion und landwirtschaftlicher Düngung dienen.
 

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