Safety first: das Ubiquitin-Proteasom-System (UPS) und die Photosynthese

Charakterisierung der Pflanzenlinien von Arabidopsis thaliana [8]. Erscheinungsbild von Wildtyp (WT), rpn8a, pad1, ppi2, rpn8appi2 und pad1ppi2. DOI: 10.1007/s12268-021-1597-1. ©Die Autoren 2021

Charakterisierung der Pflanzenlinien von Arabidopsis thaliana [8]. Erscheinungsbild von Wildtyp (WT), rpn8a, pad1, ppi2, rpn8appi2 und pad1ppi2. DOI: 10.1007/s12268-021-1597-1. ©Die Autoren 2021

 

Mit der Umwandlung von Lichtenergie in chemisch nutzbare Energie ist die Photosynthese einer der bedeutendsten biochemischen Prozesse der Erde. Die Reaktionen der Photosynthese sind in spezialisierten Zellorganellen, den Chloroplasten, lokalisiert. Chloroplasten entstanden vor etwa zwei Milliarden Jahren durch die Aufnahme eines Vorfahren der heutigen Cyanobakterien in eine eukaryotische Wirtszelle im Rahmen der Endosymbiose. Zur Etablierung des Endosymbionten als Zellorganell ist ein Großteil der ursprünglich im Bakterium enthaltenen Erbinformation in den Kern des eukaryotischen Wirts übergegangen [1]. Basierend auf Genomvorhersagen sind in höheren Pflanzen etwa 2.500–3.000 plastidäre Proteine kerncodiert; diese werden im Cytosol translatiert und posttranslational in die Plastiden importiert [2]. Kerncodierte plastidäre Proteine werden als Vorläuferproteine im Cytosol translatiert. Die meisten davon tragen eine N-terminale Erkennungssequenz, das Transitpeptid, das den Import über die Translokationskomplexe der äußeren (TOC) und inneren (TIC) Chloroplastenhüllmembran ins Stroma vermittelt [2]. Der Import von Vorläuferproteinen in Plastiden ist essenziell für die Chloroplastenbiogenese. Ein Defekt im plastidären Proteinimport, wie z. B. in der plastidären Poteinimport 2(ppi2)-Mutante, resultiert in einem albinotischen Phänotyp, in dem die Chloroplastenbiogenese gestört ist und die Plastiden in einem proplastidenähnlichen Stadium verbleiben [3, 4].

 

Den Artikel von Julia Grimmer und Sacha Baginsky finden Sie in der BIOspektrum-Ausgabe 4/21: „Safety first: das Ubiquitin-ProteasomSystem (UPS) und die Photosynthese"