Photosynthese und Chlorophyll wirken viel enger zusammen als bekannt
Die Photosynthese der Cyanobakterien, Algen und Pflanzen geh?rt zu den wesentlichen Prozessen der Energiegewinnung auf unserem Planeten. Sie erm?glicht das Leben aller h?her entwickelten Organismen. Durch sie werden energiereiche organische Verbindungen mit Hilfe des Sonnenlichts aus anorganischem Kohlenstoff, dem gasf?rmigen Kohlendioxid (CO2), produziert. Alle Lebewesen – auch Menschen und Tiere – sind für ihre Nahrungsaufnahme direkt oder indirekt auf die durch Photosynthese produzierten organischen Produkte in Form von Kohlenhydraten und Fetten angewiesen. Aber natürlich auch auf das lebensnotwendige Nebenprodukt der Photosynthese: den molekularen Sauerstoff.
Erm?glicht wird die Photosynthese durch das Molekül Chlorophyll. Dieses Pigment absorbiert Anteile des sichtbaren Sonnenlichtes und kann deren Energie in biochemische Energie umwandeln. Diese Verknüpfung zwischen den Photosynthese-Prozessen und dem Pigment Chlorophyll geh?rt zum Allgemeinwissen.
Ohne Elektronentransport überleben Pflanzen nicht
Doch nun haben Dr. Pawel Brzezowski und Prof. Dr. Bernhard Grimm gemeinsam mit Kolleginnen und Kollegen vom Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives (CEA) in Frankreich einen weiteren entscheidenden und neuen regulatorischen Zusammenhang zwischen der Chlorophyllbiosynthese und der Photosynthese entdeckt. Sie konnten zeigten, dass die photosynthetische Elektronentransportkette, die für die Energiegewinnung erforderlich ist, für eine unverminderte (oder unbeeintr?chtigte) Chlorophyllsynthese unbedingt funktionieren muss, weil ansonsten das ?berleben der Pflanzen gar nicht m?glich ist.
Als Forschungsobjekte dienten der Arbeitsgruppe um Bernhard Grimm Mutanten der Grünalge Chlamydomonas, die einen Defekt in dem Elektronentransfer der photosynthetischen Elektronentransportkette aufwiesen. Dieser Defekt hemmt ein entscheidendes Enzym innerhalb der Chlorophyllbiosynthese – die Protoporphyrinogen Oxidase – und führt zu einer toxischen Photooxidation der Grünalgenmutante aufgrund von nicht verwertbaren Zwischenprodukten der Chlorophyllbiosynthese. Diese erzeugen photodynamische (oder: lichtabh?ngige) Sch?digungen, die die Mutanten im Licht nicht überleben lassen.
?ber 20 Enzyme sind erforderlich, um aus der Aminos?ure Glutamat das komplexe Molekül Chlorophyll zu erzeugen. Viele der Reaktionen der Chlorophyllbiosynthese sind Oxidationen und Reduktionen, also Katalyseschritte, die entweder Elektronen ben?tigen oder Elektronen abgeben. Die HU-Wissenschaftler best?tigten nun die Hypothese, dass einige dieser Enzymschritte auf die photosynthetische Elektronentransportkette als Elektronenspender oder Elektronenempf?nger angewiesen sind. Damit wurde eine gegenseitige funktionelle Abh?ngigkeit zwischen beiden Prozessen aufgedeckt: der Photosynthese und dem Stoffwechselweg der Chlorophyllbiosynthese.
Das bedeutet: Ohne funktionstüchtigen photosynthetischen Elektronentransport ist keine ausreichende Chlorophyllbiosynthese m?glich. Und natürlich h?ngt die Photosynthese von der Bereitstellung des Chlorophylls durch den Syntheseweg ab.
Publikation
Pawel Brzezowski, Brigitte Ksas, Michel Havaux, Bernhard Grimm, Marie Chazaux, Gilles Peltier, Xenie Johnson & Jean Alric: “The function of protoporphyrinogen IX oxidase in chlorophyll biosynthesis requires oxidized plastoquinone in Chlamydomonas reinhardtii”, ver?ffentlicht in COMMUNICATIONS BIOLOGY
Weitere 金贝棋牌
Webseite Nature Communications Biology
金贝棋牌
Prof. Dr. Bernhard Grimm
Lebenswissenschaftliche Fakult?t
Humboldt-Universit?t zu Berlin
Institut für Biologie, AG Pflanzenphysiologie
Office
Tel.: 030 2093-98330
sekretariat.pflaphys@hu-berlin.de
?