Photosynthese – Neue Proteinfamilie macht Membranen biegsam

Die Photosynthese ist die Grundlage allen Lebens auf der Erde, weil sie mithilfe von Sonnenlicht Sauerstoff und energiereiche Verbindungen produziert, die andere Organismen benötigen. Die Energie für diesen Prozess stammt aus dem Sonnenlicht.

Aufgefangen und in einer Lichtreaktion umgesetzt wird das Sonnenlicht in speziellen Membransystemen, den Thylakoiden. Die Thylakoide grüner Landpflanzen befinden sich in abgegrenzten Zellorganellen, den Chloroplasten, und bilden einen eigenen abgegrenzten Reaktionsraum.

Die Thylakoide werden an vielen Stellen in 5-20 Schichten ähnlich wie ein Holzstapel übereinander gelagert, wobei alle Thylakoide innerhalb eines Chloroplasten miteinander verbunden sind und ein durchgehendes Netzwerk darstellen – am Stapelrand muss die Membran also stark ‘um die Kurve‘ gebogen werden, um die Verbindung mit dem Nachbarn aufrecht zu erhalten. „Wie diese Thylakoid-Stapel gebildet werden und welche Mechanismen dafür sorgen, dass die nötige Membrankrümmung dafür zustande kommt, war bisher vollkommen unklar“, sagt der LMU-Biologe Professor Dario Leister.

Mit CURT1 um die Kurve

Mit seinem Team hat Leister nun eine neue Proteinfamilie entdeckt, deren Mitglieder spontan Membranen biegen können: Die sogenannten CURT1-Proteine (für Curvature Thylakoids). „Ohne CURT1 Proteine gibt es keine Stapel“, sagt Leister, der in der Modellpflanze Arabidopsis nachweisen konnte, dass die Konzentration von CURT1 direkt mit der Anzahl der gestapelten Thylakoide korreliert. Dabei kommt CURT1 vor allem am Stapelrand vor – also dort, wo eine maximale Krümmung nötig ist. Außerdem konnten die Wissenschaftler zeigen, dass CURT1-Proteine sich auch in vitro – d.h. außerhalb lebender Zellen – spontan zu größeren Einheiten zusammenschließen und Membranen biegen können. „Wahrscheinlich spielt die Aggregation mehrerer CURT1-Proteine auch für die Entstehung der Thylakoidstapel im Chloroplasten eine wichtige Rolle“, erklärt Leister.

Langfristig könnte dieser Fund helfen, die Photosynthese zu verbessern: Die gestapelten Thylakoidschichten enthalten besonders viele Lichtsammelkomplexe und Photosystem II Komplexe und sind daher in vieler Hinsicht effizienter als einzelne Membraneinstülpungen. CURT1 könnte daher ein Ansatzpunkt sein, eine stärkere Stapelung zu erzielen und so die Effizienz der Photosynthese zu steigern – etwa für die Ertragsverbesserung von Kulturpflanzen. In Zusammenarbeit mit der Edmund Fach Foundation (Italien) und der Universität Trento (Italien) haben die Wissenschaftler dazu ein Patent eingereicht.

Die Arbeiten wurden von der DFG im Rahmen des SFB-TR 1 „Endosymbiose: Vom Prokaryoten zum eukaryotischen Organell“ gefördert.

(Plant Cell 2013) göd

Publikation:
CURT1 Proteins Modify Thylakoid Architecture by Inducing Membrane Curvature
Ute Armbruster, Mathias Labs, Mathias Pribil, Stefania Viola, Wenteng Xu, Michael Scharfenberg, Alexander P. Hertle, Ulrike Rojahn, Poul Erik Jensen, Fabrice Rappaport, Pierre Joliot, Peter Dörmann, Gerhard Wanner, and Dario Leister

Plant Cell 2013

Kontakt:
Prof. Dr. Dario Leister
Biozentrum der LMU München
Dept. Biologie I – Botanik
Telefon: +49 (0)89 / 2180-74550
E-Mail: leister@lrz.uni-muenchen.de

Media Contact

Luise Dirscherl Ludwig-Maximilians-Universität M

Weitere Informationen:

http://www.uni-muenchen.de

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie

Der innovations-report bietet im Bereich der "Life Sciences" Berichte und Artikel über Anwendungen und wissenschaftliche Erkenntnisse der modernen Biologie, der Chemie und der Humanmedizin.

Unter anderem finden Sie Wissenswertes aus den Teilbereichen: Bakteriologie, Biochemie, Bionik, Bioinformatik, Biophysik, Biotechnologie, Genetik, Geobotanik, Humanbiologie, Meeresbiologie, Mikrobiologie, Molekularbiologie, Zellbiologie, Zoologie, Bioanorganische Chemie, Mikrochemie und Umweltchemie.

Zurück zur Startseite

Kommentare (0)

Schreib Kommentar

Neueste Beiträge

Nanowirbel mit besonderer Eigenschaft

In manchen magnetischen Materialien lassen sich wirbelförmige Nano-Strukturen erzeugen: sogenannte Skyrmionen. Forschende am PSI haben nun erstmals antiferromagnetische Skyrmionen erschaffen und nachgewiesen. Ihre Besonderheit: In ihnen sind entscheidende Bausteine gegenläufig…

Meeresspiegelanstieg: Stabilitäts-Check der Antarktis offenbart enorme Risiken

Je wärmer es wird, desto rascher verliert die Antarktis an Eis – und viel davon wohl für immer. Dies hat ein Team des Potsdam-Instituts für Klimafolgenforschung, der Columbia University und…

In Wäldern nicht aufräumen

Bitte nicht stören: Nach Waldbränden, Borkenkäferbefall oder anderen Schädigungen sollte in den betroffenen Wäldern nicht aufgeräumt werden. Das schreibt ein Forschungsteam in „Nature Communications“. Stürme, Brände, Borkenkäfer: Weltweit sind viele…

By continuing to use the site, you agree to the use of cookies. more information

The cookie settings on this website are set to "allow cookies" to give you the best browsing experience possible. If you continue to use this website without changing your cookie settings or you click "Accept" below then you are consenting to this.

Close