Ehemalige Forschungsgruppen

Molekulare Chaperonnetzwerke und Stress bei Pflanzen

Dr. Michael Schroda
Neue Position: Professor für Molekulare Biotechnologie an der Universität Kaiserslautern. Abteilungsleiter.

1. Funktionsanalyse der plastidären HSP70/HSP90-Chaperone.

Hintergrund

Chaperone sind eine hochspezialisierte Proteinfamilie, die anderen Proteinen dabei helfen den nativen Faltungszustand einzunehmen. Darüber hinaus sind Chaperone an zahlreichen essentiellen zellulären Prozessen beteiligt, wie zum Beispiel am Transport von Proteinen durch Membranen, der Assemblierung und Disassemblierung von Proteinkomplexen, der Reifung von Komponenten der Signaltransduktion oder der Übergabe von Proteinen an Proteasen, wenn diese nicht mehr in eine native Konformation überführt werden können. Während die Funktionen von Chaperonen in Bakterien und im eukaryotischen Cytosol, dem ER und Mitochondrien intensiv studiert wurden, ist über die Funktionen von Chaperonen im Chloroplasten relativ wenig bekannt. Dies ist überraschend, da dieser ein besonders komplexes Kompartiment beherbergt, das die grundlegende Energiequelle nahezu allen Lebens auf der Erde ist – die Thylakoidmembran. Darüber hinaus ist der Chloroplast in den letzten Jahren zunehmend als ideales Kompartiment für die Expression rekombinanter Proteine erkannt worden. Aus diesem Grund ist ein Verständnis der an der Proteinfaltung beteiligten Maschinerie im Chloroplasten unbedingt notwendig.  

Ziel

ist es, die plastidären Chaperon-Netzwerke umfassend biochemisch zu charakterisieren und ihre Funktionen bei der Biogenese des Chloroplasten und der Aufrechterhaltung plastidärer Funktionen zu ergründen.

Status quo

Wir konnten zahlreiche Komponenten des plastidären HSP70-HSP90 Chaperon-Netzwerkes von Chlamydomonas identifizieren und biochemisch charakterisieren. Weiterhin konnten wir Einblicke erhalten, wie die Chaperon-Aktivität des plastidären HSP70B reguliert wird und eines seiner wichtigsten Substrate identifizieren und charakterisieren. Der Status quo ist in der folgenden Abbildung zusammengefasst:

Aktuelle Fragestellungen und experimentelle Ansätze

  • Welches sind die Substrate der plastidären HSP70 und HSP90-Chaperonsysteme?

→ Wir wenden die QUICK-X Technologie an, eine Kombination aus RNAi, Markierung mit stabilen Isotopen, Immunopräzipitation und quantitativer Massenspektrometrie. QUICK-X erlaubt die Identifizierung von Protein-Protein-Wechselwirkungen mit hoher Sensitivität und Spezifität.

  •  Wie aktiviert HEP2 plastidäres HSP70B nach dessen Import in den Chloroplasten?

→ Wir generieren Homologie-Modelle von HSP70B und HEP2 und simulieren deren Interaktion mit Hilfe des RosettaDock-Programms. Weiterhin kreuz-vernetzen wir rekombinantes HSP70B und HEP2, um Dipeptide und damit interagierende Bereiche mit Hilfe von Massenspektrometrie zu identifizieren. Potentielle Interaktions-Oberflächen werden dann durch Punktmutationen verifiziert.

  • Wozu interagieren die plastidären HSP90/HSP70-Chaperone mit VIPP1?

→ Wir analysieren die Funktion von VIPP1 indem wir Veränderungen in der Physiologie und der Proteom-Komposition des Chloroplasten in VIPP1-RNAi-Stämmen untersuchen. Außerdem versuchen wir weitere Interaktionspartner von VIPP1 mit QUICK-X zu identifizieren.

  •  Ist HSP70B Redox-reguliert?

→ Wir analysieren die Chaperon-Aktivität von HSP70B in vitro unter verschiedenen Redox-Zuständen. Weiterhin mutieren wir potentiell Redox-aktive Cysteine in HSP70B und untersuchen Auswirkungen auf die Chaperon-Aktivität in vitro und in vivo.

 
loading content