PhotoSynth: Molekularni mehanizmi alternativne raspodjele elektrona u fotosintezi

Predloženi mehanizam redoks regulacije vezanja i otpuštanja FNR-a. Tijekom razdoblja mraka FNR je vezan na tilakoide pomoću proteina TROL. Ovo stanje moglo bi biti omogućeno vezanjem male molekule, možda oksidiranog plastokinona (PQ), u RHO petlju. U ovom stanju nema proizvodnje NADPH. U uvjetima svjetla normalnog intenziteta, FNR je vezan na tilakoide i djeluje kao efikasan proizvođač NADPH. U uvjetima svjetla visokog intenziteta mala molekula, možda reduciran PQ (PQH2) natječe se za RHO vezujuće mjesto i stvara signal za otpuštanje FNR-a. Otpušteni FNR djeluje kao potrošač NADPH, a protoni se prenose na nepoznatog primatelja
Konačni prijenos fotosintetskih elektrona s feredoksina na NADP+ odvija se putem enzima feredoksin:NADP+ oksidoreduktaze (FNR). FNR je privučen na tilakoide pomoću integralnog proteina tilakoidnih membrane sličnog rodanazama, TROL-a, i solubilnog proteina Tic62. TROL je nedavno okarakterizirala naša grupa. FNR također predstavlja poveznicu između svjetlosnih reakcija i generalnog metabolizma (kao što je fiksacija ugljika, metabolizam dušika, biosinteza masnih kiselina i klorofila). U ovom projektu pratimo sudbinu elektrona nizvodno od fotosustava I u odsustvu TROL-a. Da bismo proučili in vivo funkcije TROL-a i njegovih domena koristit ćemo genski “knock-out” i “knock-in” pristup u modelnoj biljci Arabidopsis thaliana. Naša hipoteza je da je FNR-TROL interakcija dinamičma i usklađena s mijenjanjem uvjeta osvjetljenja u okolišu. Nadalje, predlažemo da je lumenu izložena rodanazna domena TROL-a uključena u prepoznavanje redoks signala, dok je prolinom bogata pokretna spona, ispred motiva koji veže FNR za membranu, odgovorna za dinamičko vezanje FNR-a i/ili privlačenje FNR-a u različite membranske domene. Koristit ćemo razrađene biokemijske i biofizičke pristupe za kvantifikaciju stvaranja slobodnih radikala i protoka i raspodjele elektrona u različitim mutantama TROL-a. Cilj nam je pokazati da je točka grananja TROL-FNR integrirana u biljni odgovor na stress. Također, želimo pokazati da dinamičko vezanje i otpuštanje FNR-a s TROL-a može kontrolirati protok elektrona prije aktivacije puta pseudocikličkog prijenosa elektrona. Ovaj mehanizam vjerojatno nije uočen u dosadašnjim modelima toka elektrona u oksigenoj fotosintezi.