PT Unknown
AU Oetke, S
TI Die Kompaktierung der Nukleoide in Chloroplasten der Gerste (Hordeum vulgare L.) durch WHIRLY1
PY 2016
PU Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
WP https://macau.uni-kiel.de/receive/diss_mods_00019958
LA de
DE Nukleoid; WHIRLY; Kompaktierungsprotein; Chloroplasten; Gerste; Arabidopsis thaliana; nucleoid; compacting protein; chloroplasts; barley
AB In den Plastiden liegt die DNA (ptDNA) in Form von DNA-Protein-Strukturen vor, die in Anlehnung an die Organisation bakterieller DNA als Nukleoide bezeichnet werden. Ein abundantes Protein plastidärer Nukleoide Höherer Pflanzen ist WHIRLY1.
In der vorliegenden Arbeit wurde das WHIRLY1-Protein der Gerste (HvWHIRLY1) als Kompaktierungsprotein für die Nukleoide in jungen und ausdifferenzierten Chloroplasten identifiziert. Untersuchungen zur Nukleoidmorphologie in transgenen Gerstenlinien, in denen die Menge an HvWHIRLY1 durch RNAi reduziert ist, zeigten, dass eine Teilpopulation der Nukleoide im Vergleich zu den Nukleoiden des Wildtyps deutlich vergrößert ist und damit einhergehend einen verringerten Kompaktierungsgrad aufweist. Die kompaktierende Wirkung des HvWHIRLY1-Proteins auf die Nukleoide wurde außerdem mit heterologen Expressionsstudien in E. coli bestätigt. Auch das WHIRLY1-Protein des Maises bewirkt eine stärkere Verpackung der bakteriellen Nukleoide, während die plastidären WHIRLY-Proteine von Arabidopsis diese Funktion nicht besitzen. Die Wirkung als Kompaktierungsprotein ist auf ein kurzes Motiv am N-Terminus der monokotylen WHIRLY1-Proteine, das PRAPP-Motiv, zurückzuführen, das ausschließlich in den WHIRLY1-Proteinen aus der Familie der Poaceae zu finden ist. Die transgenen WHIRLY1-RNAi-Linien weisen zudem einen erhöhten Gehalt an ptDNA in ausdifferenzierten Chloroplasten auf, was auf eine erhöhte Replikationsaktivität hinweist. HvWHIRLY1 scheint die Replikation über die Nukleoidverpackung, welche die Zugänglichkeit der ptDNA für die Replikationsmaschinerie beeinflusst, zu steuern. 
Im Wildtyp sowie in den transgenen WHIRLY1-RNAi-Linien unterliegt die HvWHIRLY1-Proteinmenge entwicklungs- und umweltabhängigen Schwankungen. Die lichtinduzierte Reduktion des HvWHIRLY1-Proteins führt in den transgenen WHIRLY1-RNAi-Linien zu photooxidativem Stress. Das HvWHIRLY1-Protein scheint daher auch eine Rolle bei der Anpassung der Pflanze an Stressbedingungen zu spielen.
PI Kiel
ER