Bisher übersehene kleine Proteine in Bakterien |
Der biologische Prozess der Photosynthese steht am Beginn praktisch aller Nahrungsketten: Er produziert den Sauerstoff zum Atmen und liefert die energetische Grundlage für die klimaneutrale Herstellung von Treibstoffen sowie von Spezialchemikalien mittels biotechnologischer Verfahren. Forschende sind dafür besonders an den schnell wachsenden Cyanobakterien interessiert. Diese nutzen Licht als Energiequelle und können wie Pflanzen Photosynthese betreiben. Allerdings binden die dafür benötigten Proteinkomplexe sehr viele Nährstoffe.
Ein Team um Vanessa Krauspe und Prof. Dr. Wolfgang Hess von der
Arbeitsgruppe für Genetik und Experimentelle Bioinformatik der Fakultät
für Biologie der Universität Freiburg hat das bisher unbekannte kleine
Protein NblD entdeckt, welches dabei helfen kann, diese Nährstoffe zu
recyceln.
Cyanobakterien verwenden zur Photosynthese sowohl den
natürlichen Farbstoff Chlorophyll als auch häufig Phycobilisomen, einen
Proteinkomplex. Phycobilisomen gehören zu den effektivsten bekannten
Lichtsammelstrukturen in der Natur. Allerdings binden ihre
makromolekularen Strukturen sehr viele Nährstoffe, insbesondere
Stickstoff. Um diese Nährstoffe unter Mangelbedingungen, wie zum
Beispiel bei nicht ausreichender Stickstoffversorgung, zu recyceln,
existieren in den Cyanobakterien ausgefeilte genetische Programme, die
unter Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern eigentlich als gut
untersucht gelten.
Doch durch ein neues Verfahren, um
insbesondere kleine Gene und Proteine zu untersuchen, hat das Team der
Albert-Ludwigs-Universität nun NblD charakterisieren können Dieses ist
ein bisher unbekanntes, hoch-affines – also schnell Verbindungen
eingehendes – kleines Protein. NblD bindet sich an eine Untereinheit des
Phycobilisoms. Dadurch erhalten die Zellen der Cyanobakterien besondere
Mechanismen, um mit potenziell gefährlichen Zwischenprodukten, die
während des Recyclings der Phycobilisomen entstehen, umzugehen. „Die
Ergebnisse sind ein Beispiel dafür, dass den bisher weithin übersehenen
besonders kleinen Genen und Proteinen stärkeres Augenmerk geschenkt
werden sollte“, erklärt Hess, „und das nicht nur in Cyanobakterien.“
Das
Team um Krauspe und Hess erlangte die neuen Erkenntnisse in
Zusammenarbeit mit Prof. Dr. Oliver Schilling vom Universitätsklinikum
Freiburg, Prof. Dr. Boris Ma?ek von der Universität Tübingen sowie Prof.
Dr. Nicole Frankenberg-Dinkel von der Technischen Universität
Kaiserslautern.
Den Artikel finden Sie unter:
https://www.pr.uni-freiburg.de/pm/2020/schluesselenzyme-zur-naturstoffherstellung
Quelle: Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau (02/2021)
Publikation: Krauspe
V., Fahrner M., Spät P., Macek B., Schilling O., Hess W.R. (2021):
Discovery of a small protein factor involved in the coordinated
degradation of phycobilisomes in cyanobacteria. In: Proc Natl Acad Sci
USA, Vol. 118, No. 5 e2012277118; DOI: 10.1073/pnas.2012277118. |