DBG · Nachwuchsförderung

Wilena Telman (Universität Bielefeld)

Wilena Telman erhielt den Preis für die beste pflanzenwissenschaftliche Master-Arbeit, die an der Universität Bielefeld im Jahr 2016 erstellt wurde, von der Deutschen Botanischen Gesellschaft.

Titel der ausgezeichneten Arbeit

"Zur Funktion des 2-Cystein Peroxiredoxins und des Cyclophilins 20-3 innerhalb des Redox-regulatorischen Netzwerks von A. thaliana"

Wie die Arbeit zeigt, beeinflusst das chloroplastidäre 2-CysPrx-Cyp20-3-Modul die Redox-, Protein- und Thiolhomöostase bei der zellulären Stressanpassung.

Zur Aufrechterhaltung der zellulären Redoxhomöostase unter ständig fluktuierenden Bedingungen haben Pflanzen im Kontext der oxidativen Stressanpassung ein hoch komplexes und dynamisches Redox-regulatorisches Netzwerk entwickelt. Neben vielen anderen Detoxifikationsmechanismen, wie dem Asada-Halliwell-cycle, nehmen das 2-Cystein Peroxiredoxin (2-CysPrx) und Cyclophilin 20-3 (Cyp20-3) als Thiol-basierte Enzyme im Chloroplasten eine besondere Stellung in der Regulation des zellulären Redoxstatus ein. Das 2-CysPrx ist je nach Thiol-Redoxzustand und Konformation an der Peroxiddetoxifikation und Modulation des Redoxstatus von Interaktionspartnern beteiligt und kann eine Chaperon-Aktivität aufweisen. Das stromale Cyp20-3 ist in Proteinfaltungsprozessen involviert und kann nach Bindung des Jasmonsäure-Vorläufers Oxophytodiensäure (OPDA) die Cystein-Synthese zur Anhebung des Redoxpotentials in Form von Gluthation stimulieren. Durch die Interaktion dieser beiden Enzyme soll nach einem hypothetischen Modell die Redox-regulation und -homöostase mit dem Oxylipin-signaling sowie der Cystein-Synthese verknüpft werden.

In dieser Arbeit wurde das postulierte Modell mit Hilfe von verschiedenen in vitro-Ansätzen in Bezug auf spezifische Wechselwirkungen mit stromalen Interaktionspartnern innerhalb dessen erweitert. Versuche mit rekombinantem 2-CysPrx wiesen auf eine partielle Thylakoidassoziation unter reduzierenden Bedingungen hin. Zur Identifizierung von weiteren potentiellen 2-CysPrx-Interaktionspartnern wurde zur Fixierung von schwachen Wechselwirkungen stromales Protein gecrosslinkt und immunologisch untersucht. Ferner war es möglich eine größenspezifische Charakterisierung von mehreren stromalen Faktoren vorzunehmen, die unabhängig voneinander eine inhibitorische Wirkung auf die 2-CysPrx-Dekamerdissoziation ausüben.

Um Aussagen bezüglich der Aufrechterhaltung der Proteinhomöostase bei oxidativem Stress zu treffen, wurden die A. thaliana knock out-Linien Δ2-CysPrx und ΔCyp20-3 Starklicht- und Hitzestress ausgesetzt. Durch Detektion des Proteincar-bonylierungsmusters und -gehalts konnte dadurch die Konsequenz des Fehlens der beiden im Vordergrund dieser Arbeit stehenden Proteine auf die posttranslationale Proteinmodifikation und -degradation ermittelt werden. Weitere Blattscheibenversuche der Δ2-CysPrx- und ΔCyp20-3-Genotypen zeigten nach Sulfit- und Sulfid-Inkubation einen starken Einbruch in der Photosynthese-Effizienz, was Rückschlüsse auf die Involvierung beider Proteine als Modul im Schwefelassimilationsweg und damit der Thiol-Homöostase erlaubt.

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Wilena Telman fertigte die Arbeit am Lehrstuhl  für Biochemie und Physiologie der Pflanzen in der Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Karl-Josef Dietz an.