Projektbeschreibung
Chloroplastenlogistik und die Rolle von Proteinimportkomplexen
Zellen sind komplexe Fabriken mit einzelnen membrangebundenen Organellen, die bei der Verteilung von Tätigkeiten und der dazu benötigten Ressourcen helfen, um die Effizienz zu steigern. Die Zelllogistik kann ziemlich kompliziert werden, da Proteine im Zellkern codiert, auf Ribosomen zusammengesetzt und durch die gesamten Zelle an ihren Arbeitsplatz transportiert werden. Chloroplasten sind die photosynthetischen Organellen in Pflanzenzellen. Sie haben spezielle molekulare Maschinen, die Proteine durch ihre doppelwandige Hüllmembran verlagern. Das sogenannte Translocon auf der äußeren Hülle der Membran der Chloroplasten (TOC-Komplex) weist mindestens zwei Hauptkonfigurationen auf, die den importierten Vorstufenproteinen entsprechen. Das EU-finanzierte Projekt TOC-maker untersucht die Einzelheiten des Assemblierungsprozesses und die endgültige Aufbauorganisation der TOC-Komplexe.
Ziel
Plants convert solar energy into chemical energy by the process called photosynthesis in a specialized compartment of the cell known as chloroplasts. Chloroplasts are majorly enriched with nucleus-encoded proteins and to import them, chloroplast outer and inner envelope membranes are equipped with apparatus called the TOC and TIC translocons, respectively. For the TOC apparatus, there are two major configurations, TOC-P and TOC-H, reported so far, which import highly abundant, Photosynthetic and Housekeeping pre-proteins, respectively. TOC-P and TOC-H are multiprotein complexes which must be specifically assembled for proper development and homeostasis of the chloroplast. Due to the dynamic nature of the translocons, component synthesis and assembly must be rapid and tightly coupled, making the process difficult to investigate. Thus, understanding the mechanisms of the assembly process is both challenging and exciting. Biogenesis of TOC complexes is rapidly enhanced during chloroplast development or de-etiolation, and I will exploit this process to investigate the assembly of different TOC configurations, using the model plant Arabidopsis thaliana. For this purpose, transgenic plants expressing epitope-tagged TOC components and cells expressing nascent polypeptides of TOC components with stalled ribosomes will be generated. Proteins transiently interacting with new TOC components, which are predicted to assist integration and assembly of the TOC complex, will be studied by using affinity purification, pulse-chase experiments, and other biochemical techniques, and thus a sequence of assembly events will be elucidated. Although the molecular composition of the TOC protein import machinery has been well studied, the detailed structural organization of TOC complexes has not yet been elucidated. I will address this knowledge gap by analysing affinity-purified TOC complexes from mature chloroplasts at high resolution by cryo-electron microscopy.
Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)
CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.
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