Lokalisierung und Charakterisierung der AAA+-Proteine AFG1L2 und AFG1L1 aus Arabidopsis thaliana

Das Kalzium Signalnetzwerk ist ein wichtiger Übermittler von
internen und externen Reizen in der Pflanze. Diese Signale werden
unter anderem durch Calmodulin und calmodulin ähnlichen Proteine an
verschiedene Effektorproteine weitergeleitet. AFG1L2 (AFG1 like
Protein 2) wurde in dieser Arbeit als calmodulin bindendes Proteine
aus der Familie der AAA+ Proteine (ATPasen associated with various
cellular activities) identifiziert. Mit Hilfe von GFP
Fusionskonstrukten konnte die in vivo Lokalisierung von AFG1L2 in
Mitochondrien gezeigt werden, und die duale Lokalisierung des
bereits zuvor beschriebenen Homologs AFG1L1 in Chloroplasten und
Mitochondrien bestätigt werden. Die Bindung von Calmodulin erfolgt
bei AFG1L2 kalziumabhängig und die Calmodulin Bindedomäne befindet
sich homolog zu AFG1L1 nahe dem für die ATP Hydrolyse essenziellen
Walker A Motiv in der AAA Domäne. Es konnte gezeigt werden, dass
ADP die Interaktion von AFG1L2 und Calmodulin verstärkt. Das weist
auf einen inhibierenden Effekt von Calmodulin hin, da die Nucleotid
Bindetasche besetzt bleibt und keine erneute ATP Hydrolyse
stattfinden kann. Neben den konservierten Motiven haben AAA+
Proteine die Bildung von Oligomeren, meist Hexameren gemeinsam. In
der Regel ist der Komplex die hydrolytisch aktive Form. Es konnte
gezeigt werden, dass AFG1L2 prinzipiell in der Lage ist Oligomere
zu bilden, aber dass das Vorliegen als Komplex wahrscheinlich nicht
für die Hydrolyse von ATP erforderlich ist. Um die Funktion von
AFG1L1 und AFG1L2 in der Pflanze zu bestimmen, wurden afg1l1 und
afg1l2 Mutanten untersucht. Diese zeigten aber unter den normalen
Bedingungen keinen Phänotyp. Auch eine im Zuge dieser Arbeit
generierte afg1l1/afg1l2 Doppel Mutante wies unter
Standart-Bedingungen keine Beeinträchtigungen im Wachstum auf.
Analysen der Expression der Proteine legen nahe, dass AFG1L1 und
AFG1L2 unter Gewächshaus Bedingungen einander nicht substituieren.
DNA Microarray Daten lassen jedoch auf eine Beteiligung von AFG1L1
an der Stress Toleranz gegen Salz und Hyper-Osmolarität schließen.