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b'Pflanzen sind aufgrund ihrer sessilen Lebensweise an die Bedingungen ihres Standortes\\ngebunden. Zur Aufrechterhaltung ihrer photosynthetischen Effizienz, insbesondere unter\\ntransienten Ver\\xe4nderungen des Lichtregimes, haben h\\xf6here Pflanzen eine Reihe molekularer\\nAnpassungsmechanismen entwickelt, die sowohl kurz- als auch l\\xe4ngerfristige Adaptationen des\\nPhotosyntheseapparates erm\\xf6glichen. F\\xfcr die einzigartige Dynamik der photosynthetischen\\nMembran h\\xf6herer Pflanzen spielen die reversible Phosphorylierung von Thylakoidmembranproteinen\\nund komplexe Protein-Protein-Interaktionen unter Beteiligung multifunktioneller,\\nregulatorischer Proteine herausragende Rollen. Hauptziel der vorliegenden Arbeit war es, durch\\ndie Identifikation und die funktionelle Charakterisierung minorer Komponenten des plastid\\xe4ren\\nKompartiments, vor allem der Thylakoidmembran, weitere Erkenntnisse zur Aufkl\\xe4rung der\\nSignaltransduktionsmechanismen beizutragen, die die Lichtenergie mit physiologischen\\nReaktionen verkn\\xfcpfen. Die Ergebnisse k\\xf6nnen wie folgt zusammengefa\\xdft werden:\\n1. Die Existenz multipler, membranintegraler Proteinkinasen in den Thylakoidmembranen aus\\nSpinatchloroplasten wurde durch den Nachweis von sechs minoren, kinaseaktiven\\nPolypeptiden in Cytochrom b/f-Komplex-angereicherten, subthylakoidalen Fraktionen\\nbekr\\xe4ftigt. Die Instabilit\\xe4t der in Abwesenheit des Kinasesubstrats HistonIII-S renaturierten\\nAktivit\\xe4ten im basischen Milieu spricht f\\xfcr eine Autophosphorylierung der potentiellen\\nProteinkinasen an Serin- oder Threoninresten.\\n2. Die 64 kDa-Komponente AMS6 wurde mit dem monospezifischen Antik\\xf6rper gegen den NTerminus\\nseiner Aminos\\xe4uresequenz als membranintegrale Komponente gestapelter\\nRegionen der Thylakoidmembran identifiziert. AMS6 ist weder mit der phosphorylierbaren\\nPolyphenoloxidase noch der redoxkontrollierten LHCII-Kinase identisch, was mit Hilfe\\nhochaufl\\xf6sender Gelsysteme bzw. durch Perfusionschromatographie subthylakoidaler\\nThylakoidmembranfraktionen gezeigt wurde. Die funktionelle Rolle von AMS6, dessen\\nAssoziation mit dem trimeren LHCII-Komplex, nicht aber mit PSII-LHCII-Superkomplexen\\nnachgewiesen werden konnte, ist unklar. Eine m\\xf6gliche regulatorische Rolle der 64 kDa-\\nKomponente in der Modulation des Absorptionsquerschnittes am PSII wird diskutiert.\\n3. Die potentielle Sensorkinase AMS9 (58 kDa) wurde mit dem heterologen Antik\\xf6rper gegen\\ndas mutma\\xdfliche cyanobakterielle Homologe slr0311 als periphere Komponente der\\nThylakoidmembran identifiziert. Die Interaktion mit der Stromaseite der photosynthetischen\\nMembran erfolgte \\xfcber schwache hydrophobe und elektrostatische Wechselwirkungen. Die\\nAkkumulation von AMS9 in den ungestapelten Regionen der Thylakoidmembran war\\nkonsistent mit seiner Assoziation mit dem PSI. Die m\\xf6gliche Funktion von AMS9 als\\nSensorkinase eines thylakoidalen Zwei-Komponenten-Signaltransduktionssystems unter\\nBeteiligung des komplexen Polypeptids TTP30 wurde am Beispiel des rekombinanten cyanobakteriellen Homologen untersucht. Die Zerst\\xf6rung des slr0311-Gens im Genom von\\nSynechocystis sp. PCC6803 eignete sich unter den Versuchsbedingungen jedoch nicht zur\\nAufkl\\xe4rung der physiologischen Rolle von AMS9 in Spinatchloroplasten.\\n4. Das komplexe Polypeptid TTP30, f\\xfcr das in den Genomen von Spinacia oleracea L. und\\nArabidopsis thaliana L. mehr als ein Gen existiert, wurde durch den in organello-Import des\\nin vitro-translatierten Vorl\\xe4ufers als plastid\\xe4re Komponente identifiziert. Das importierte\\nProtein konnte \\xfcber einen kurzen hydrophoben Abschnitt am C-Terminus mit der Thylakoidmembran\\ninteragieren. Die Deletion des potentiellen Membranankers f\\xfchrte zur\\nAkkumulation des C-terminal verk\\xfcrzten Proteins im Stroma. Die proteolytischen\\nErkennungssequenzen seiner gr\\xf6\\xdferen hydrophilen Dom\\xe4ne waren der Protease-Aktivit\\xe4t im\\nStroma durch die r\\xe4umliche Anordung des charakteristischen, zentralen Tetratricopeptid-\\n"repeat"-Moduls vermutlich nur bedingt zug\\xe4nglich.\\n5. Der polyklonale Antik\\xf6rper gegen den rekombinanten TTP30-Vorl\\xe4ufer identifizierte ein 34\\nkDa-Polypeptid im Stroma von Spinatchloroplasten, ein Ergebnis, das der thylakoidalen\\nLokalisation des in vitro importierten Proteins widersprach. Als m\\xf6glicher Faktor, welcher\\ndie Spezifit\\xe4t des Antik\\xf6rpers neben der komplexen Struktur des Vorl\\xe4uferproteins\\nbeeinflussen k\\xf6nnte, wurde die Bindung von Calciumionen an das mutma\\xdfliche "helix-loophelix"-\\nMotiv in der N-terminalen Dom\\xe4ne von TTP30 untersucht.\\n6. Die DNS-Bindeaktivit\\xe4t des mutma\\xdflichen "helix-loop-helix"-Motivs von TTP30 wurde\\ndurch die "South-Western"-Analyse nachgewiesen. Der rekombinante TTP30-Vorl\\xe4ufer\\nkonnte Plastiden-DNS aus Spinatchloroplasten in vitro spezifisch binden. Seine s\\xe4urestabile\\nin vitro-Phosphorylierung sprach f\\xfcr die Regulation der potentiellen DNS-Bindeaktivit\\xe4t\\ndurch die posttranslationale Modifikation eines Serin- oder Threoninrestes. Eine m\\xf6gliche\\nModulation seiner Aktivit\\xe4t im Sinne eines klassischen Zwei-Komponenten-Systems\\nbest\\xe4tigte sich nicht. Der Asparagins\\xe4urerest D95 in der N-terminalen, "response regulator"-\\n\\xe4hnlichen Dom\\xe4ne des rekombinanten Vorl\\xe4ufers \\xfcbernahm in vitro keine Phosphorylgruppe\\nvon der prokaryotischen Sensorkinase EnvZ.\\n7. Mit dem kernkodierten Immunophilin TLP40 ist eine weitere plastid\\xe4re Komponente mit\\nkomplexer, molekularer Struktur untersucht worden. Das Protein war in seiner tempor\\xe4r\\nmembrangebundenen Form mit dem Cytochrom b/f-Komplex in den ungestapelten Regionen\\nder Thylakoidmembran assoziiert. Seine lateral heterogene Verteilung und die\\nDiskriminierung der Komplexe in den Granastapeln wurden im Zusammenhang mit der\\nregulatorischen Interaktion von TLP40 und einer thylakoidalen Serin-/Threoninphosphatase\\nvom Typ 2A untersucht.\\n8. Die reversible Interaktion von TLP40 im Thylakoidlumen mit der Innenseite der\\nphotosynthetischen Membran aus Spinatchloroplasten wurde in einem Zwei-Phasen-\\nPolymersystem unter Verwendung von "inside-out"-Membranvesikeln nachgewiesen. Zur\\nIdentifikation essentieller Interaktionsbereiche wurden verschiedene rekombinante\\nDeletions- und Punktmutanten von TLP40 hergestellt, die entweder keinen funktionellen\\nLeucin-"zipper" besa\\xdfen und/oder denen die mutma\\xdflichen Phosphatasebindestellen im Nterminalen\\nAbschnitt fehlten.\\n9. Das Gleichgewicht zwischen "freiem" TLP40 und seiner membranassoziierten Form konnte\\nin vitro durch submillimolare Cyclosporin A-Konzentrationen zugunsten des "freien" Anteils\\nverschoben werden. Die reversible Interaktion von TLP40 mit der Innenseite der\\nThylakoidmembran beeinflu\\xdfte die Dephosphorylierungsrate thylakoidaler Phosphoproteine\\nund war ein weiterer Hinweis auf eine regulatorische Interaktion des komplexen\\nImmunophilins im Thylakoidlumen mit einer membranintegralen Proteinphosphatase vom\\nTyp 2A.\\n10. Das Modell der transmembranen Signaltransduktion, die \\xfcber die katalytische Aktivit\\xe4t der\\nmembranintegralen Proteinphosphatase auf der Stromaseite die Stabilit\\xe4t, die Degradation\\nund den Umsatz der Polypeptiduntereinheiten des PSII-Holokomplexes koordinieren soll,\\nwurde anhand zweier molekularbiologischer Ans\\xe4tze untersucht. Weder die Expression der\\nAntisens- bzw. Sens-RNS f\\xfcr TLP40 in A. thaliana L. noch die Inaktivierung des Gens f\\xfcr\\ndas potentielle cyanobakterielle Homologe sll0408 konnten jedoch unter den gew\\xe4hlten\\nVersuchsbedingungen einen detaillierteren Einblick in die physiologische Bedeutung des\\nkomplexen Immunophilins TLP40 im Thylakoidlumen von Spinatchloroplasten geben.'