Zusammenfassung

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Phytochrome sind rotlicht(RL)- und dunkelrotlicht(FRL)-absorbierende Photorezeptoren, die eine Reihe von photomorphogentischen Prozessen in höheren Pflanzen steuern. In der vorliegenden Arbeit wurde die Funktion der beiden cyanobakteriellen Phytochrome Cph1 und Cph2 untersucht. Dafür wurde zunächst das Wachstum von Mutanten mit einem inaktivierten cph1- bzw. cph2-Gen unter verschiedenen Lichtbedingungen analysiert. Das Wachstum aller Phytochrommutanten war unter Starklicht beeinträchtigt. Dahingegen wuchs die cph1 --Mutante im FRL schlechter als der Wildtyp (WT), während das Wachstum der cph2 --Mutante im RL vermindert war. Eine cph1 - /cph2 --Doppelmutante zeigte unter allen Lichtbedingungen eine Wachstumsreduktion, die der jeweiligen Einzelmutante ähnlich war. Die genaue Ursache für die Beeinträchtigung des Wachstums der Phytochrommutanten konnte nicht ermittelt werden. Die verschiedenen Aspekte der Photosynthese, wie Pigmentzusammensetzung, maximale Netto-Sauerstofffreisetzungsrate und 77K-Fluoreszenzemission, waren in den Phytochrommutanten nicht signifikant verändert.

Bei Synechocystis sp. PCC 6803 (Synechocystis) konnte eine lichtgerichtete Bewegung beobachtet werden, wobei man aufgrund von Aktionsspektren der Motilität eine Funktion der Phytochrome oder phytochromähnlichen Proteine bei der Steuerung der phototaktischen Bewegung vermutet. Dem Cph1-Protein konnte hierfür keine Rolle zugeordnet werden. Dahingegen scheint der Photorezeptor Cph2 die lichtgerichtete Bewegung der Zellen in Richtung einer Blaulichtquelle zu inhibieren. Das Aktionsspektrum der Motilität im Blaulicht (BL) ist mit dem Absorptionsspektrum der C-terminalen Chromophorbindungsdomäne von Cph2 vergleichbar, die keine Photokonversion aufweist, aber eine gegenüber dem roten Wellenlängenbereich erhöhte Absorption im BL zeigt. Auch konnte eine Interaktion mit einem klassischen BL-Rezeptor, wie für höhere Pflanzen bekannt, ausgeschlossen werden. Mutanten der potentiellen Vertreter von BL-Rezeptoren in Synechocystis (Cryptochrom, LOV-Phosphodiesterase und ein BLUF-Protein) wiesen im BL keinen gegenüber dem WT veränderten Phänotyp auf, d.h. diese Mutanten waren wie der WT nicht motil.

Die Untersuchung des Laufverhaltens verschiedener WT-Varianten von Synechocystis im BL ergab, dass die Unbeweglichkeit in diesem Licht auf den in dieser Arbeit verwendeten WT beschränkt war. Die vergleichende Analyse der IS-Elemente im Genom unserer WT-Variante zeigte gegenüber den im BL motilen Stämmen ein verändertes Muster. Ob dies die Ursache für den nichtmotilen Phänotyp war, konnte bisher nicht geklärt werden. Eine Mutation in einem der Gene, die für einen BL-Rezeptor kodieren, konnte ausgeschlossen werden.


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01.11.2005