Dual targeting von kerncodierten Proteinen der Mitochondrien und Plastiden

Man kennt mittlerweile eine erhebliche Zahl von pflanzlichen Proteinen, die, obwohl von einem einzigen Gen im Kern codiert, sowohl in Chloroplasten als auch in Mitochondrien zu finden sind. Diese Proteine verfügen über N-terminale Transitpeptide, die nicht spezifisch nur für ein Zielorganell sind, sondern den Import in beide Organellen vermitteln können ("dual-targeting"). Unter den Proteinen mit solch doppeldeutigen Transitpeptiden finden sich beispielsweise auch Enzyme aus dem Redoxstoffwechsel, in dem Mitochondrien und Chloroplasten teilweise überlappende Funktionen für die Pflanzenzelle übernehmen, was nahelegt, daß solche Proteine bedarfsabhängig auf die beiden Organellen verteilt werden können. Um einen Eindruck vom Ausmaß des Phänomens "dual-targeting" zu erhalten, soll in diesem Projekt zunächst die Gesamtzahl der Proteine mit doppeldeutigen Transitpeptiden durch genomweite Sequenzanalysen und Strukturvorhersagen bestimmt werden. Anschließend soll anhand ausgewählter Proteine versucht werden, die dem "dual-targeting" zugrundeliegenden Mechanismen zu charakterisieren und seine mögliche Bedeutung für die funktionelle Abstimmung der beiden Organellen zu ermitteln. Dazu sollen zum einen Organellen aus verschiedenen Geweben bzw. von unterschiedlich behandelten Pflanzen in in organello Importversuche eingesetzt werden. Zum anderen sollen geeignete chimäre Reporterproteine in Pflanzen exprimiert werden, die es erlauben, mögliche Änderungen in der Transportspezifität doppeldeutiger Transitpeptide beispielsweise in Abhängigkeit von physiologischen Bedingungen zu detektieren. Darüberhinaus soll in einigen Fällen auch die Fähigkeit zum "dual targeting" durch Austausch solcher Transitpeptide gegen organellspezifische Transportsignale unterbunden werden, um so eine mögliche Notwendigkeit für "dual targeting" sichtbar zu machen.