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Einfluss von ATP auf die biologische Aktivität von Cryptochrom 2 aus Arabidopsis thaliana
Im Zuge dieser Arbeit wurden diverse in planta- und in vitro- Ansätze gewählt, um die Metabolit-Bindung des Blaulichtrezeptors Cryptochrom 2 aus Arabidopsis thaliana näher zu charakterisieren. Obwohl seit 2003 die ATP-Bindefähigkeit pflanzlicher Cryptochrome bekannt ist (Bouly et al., 2003), gab...
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| Main Author: | |
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| Contributors: | |
| Format: | Doctoral Thesis |
| Language: | German |
| Published: |
Philipps-Universität Marburg
2018
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| Subjects: | |
| Online Access: | PDF Full Text |
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| Summary: | Im Zuge dieser Arbeit wurden diverse in planta- und in vitro- Ansätze gewählt, um die
Metabolit-Bindung des Blaulichtrezeptors Cryptochrom 2 aus Arabidopsis thaliana näher zu
charakterisieren. Obwohl seit 2003 die ATP-Bindefähigkeit pflanzlicher Cryptochrome bekannt
ist (Bouly et al., 2003), gab es bisher keine Analyse darüber, welchen Einfluss die ATPBindung
von Cryptochromen auf deren Funktion in planta hat. Die Bindestelle für ATP war für
Cryptochrom 1 aufgrund von Strukturdaten bekannt, nicht aber für cry2. Ebenfalls war
unbekannt, welche Aminosäureaustausche in cry2 zu einem Verlust der ATP-Bindung führen
könnten.
Im Rahmen dieser Arbeit konnte zunächst Tyr-399 als essentiell für die ATP-Bindung von cry2
identifiziert werden. Komplementationsstudien der Arabidopsis cry2 Mutante zeigten, dass die
ATP-Bindung für cry2 nicht essentiell ist, diese aber eine deutlich verstärkende Wirkung auf
die biologische Aktivität dieses Photorezeptors hat. Unter Einbeziehung der Analyse einer Trp-
Triade Mutante konnte die biologische Funktion der ATP-Bindung genauer charakterisiert
werden. Es zeigte sich, dass es aufgrund der ATP-Bindung zu strukturellen Änderungen des
Proteins sowie zu einer Verstärkung der Photoreduktion und einer Verzögerung der
Dunkelreversion kommt. Die ATP-induzierten strukturellen Änderungen sind dabei
unabhängig von Licht sowie der C-terminalen Extension des Proteins. Da die zuvor in vitro
nicht photoreduzierbare Trp-Triade-Mutante durch die Bindung von ATP bei Bestrahlung
zumindest partiell FADH° anzureichern kann, ist wahrscheinlich, dass es durch die ATPinduzierten
Konformationsänderungen zur Nutzung alternativer Elektronentransportwege in
cry2 kommt. Dennoch kann ATP-Bindung die Unterbrechung des Elektronentransfers über die
Trp-Triade nicht vollständig kompensieren, da die entsprechende Mutante ebenfalls biologisch
weniger aktiv ist, wie hier gezeigt werden konnte.
Weitere Arbeiten sind erforderlich, um die an alternativen Elektronentransferwegen beteiligten
Aminosäuren zu identifizieren.
Zudem wurde 3-Bromo-7-nitroindazol (3B7N) als Inhibitor von cry2 charakterisiert. Hierbei
konnte gezeigt werden, dass der Austausch von Tyr-399 zu einer verminderten Bindung von
3B7N führt, sodass ATP und 3B7N vermutlich an der gleichen Stelle von cry2 binden. Der
genaue Wirkmechanismus von 3B7N muss in zukünftigen Arbeiten geklärt werden. |
|---|---|
| Physical Description: | 189 Pages |
| DOI: | 10.17192/z2018.0102 |