Geheimnisse der Photosynthese: neue Erkenntnisse zum D1-Protein in Chloroplasten entdeckt

BerlinEin Forscherteam der Ruhr-Universität Bochum unter der Leitung von Professorin Danja Schünemann hat unser Verständnis der Photosynthese erweitert. Zum Team gehören die ehemalige Doktorandin Dominique Stolle und die derzeitige Doktorandin Lena Osterhoff. Sie untersuchten die Bildung von Proteinkomplexen in Chloroplasten. Ihre Hauptentdeckung betrifft das D1-Protein, das für das Photosystem II wichtig ist. Dieses Protein wird ständig abgebaut und wieder aufgebaut, insbesondere bei starker Lichteinwirkung.

Forscher haben herausgefunden, dass der Prozess etwa 140 Proteine umfasst, von denen viele zuvor unbekannt waren. Zu den wichtigsten entdeckten Elementen gehören:

• Echtzeit-Reinigung von Ribosomen, die am D1-Protein-Produktionsprozess beteiligt sind.
• Identifikation von 140 Proteinen, darunter einige neu beschriebene, die mit dem Zusammenbau von D1 verbunden sind.
• Untersuchung von STIC2 und dessen Interaktion mit SRP54 und der Thylakoidmembran.

Früher konnten Ribosomen nur allgemein aufgereinigt werden. Das neue in-vitro Verfahren des Teams erlaubt es jetzt Wissenschaftlern, Ribosomen in Echtzeit bei der Produktion des D1-Proteins zu beobachten. Dies hat zu einem besseren Verständnis der verschiedenen Faktoren geführt, die am Zusammenbau des D1 beteiligt sind. Die notwendige Zusammenarbeit dieser Proteine verdeutlicht die Komplexität des Photosyntheseprozesses, der in jedem grünen Blatt stattfindet.

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Forschung hat ergeben, dass STIC2 ein Protein ist, das mit den Thylakoidmembranen verknüpft ist. Diese Verbindung ist entscheidend für die korrekte Platzierung des D1-Proteins, was uns hilft, andere Schlüsselproteine in Photosystemen besser zu verstehen. STIC2 arbeitet zusammen mit dem Protein SRP54, um sicherzustellen, dass das D1-Protein innerhalb der Thylakoidmembran richtig gebildet und repariert wird. Diese Ergebnisse ermöglichen es Wissenschaftlern, zu untersuchen, wie diese Proteine unter verschiedenen Umweltbedingungen funktionieren und interagieren.

Die Forschungsgruppe von Schünemann entdeckte, dass zahlreiche Proteine eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung der Photosynthese spielen. Durch die Identifikation und Erforschung dieser Proteine könnten neue biotechnologische Anwendungen entstehen. Dieses Wissen könnte die landwirtschaftlichen Erträge verbessern oder die Entwicklung künstlicher Photosynthesesysteme unterstützen.

Wissenschaftler der Fakultäten Biologie und Biotechnologie, Chemie sowie Biochemie an der Ruhr-Universität Bochum arbeiten gemeinsam mit dem Max-Planck-Institut für Molekulare Pflanzenphysiologie in Potsdam, um die Photosynthese zu erforschen. Ihre Zusammenarbeit trägt dazu bei, diesen komplexen Prozess besser zu verstehen.