Charakterisierung von AtFKBP42 und weiteren Peptidyl-Prolyl-cis/trans-Isomerasen aus Arabidopsis thaliana

Abstract

Der Phänotyp der Arabidopsis thaliana Mutantenlinie 'Twisted dwarf' ist auf den Funktionsverlust eines Gens zurückzuführen, das ein FKBP mit einer molekularen Masse von 42 kDa codiert. Der Phänotyp der 'Twisted dwarf'-Pflanzen zeichnet sich durch verringertes, desorientiertes Wachstum und eine Unempfindlichkeit gegenüber dem Pflanzensteroidhormon Brassinolid aus. Das Protein AtFKBP42 wurde biochemisch eingehend charakterisiert und die subzelluläre Lokalisation durch Elektronenmikroskopie analysiert. Für die Charakterisierung wurden unterschiedliche Abschnitte der cDNA in Expressionsvektoren kloniert und die entsprechenden Proteine gereinigt. Sekundärstrukturelemente der gereinigten Proteine wurden mittels CD-Spektroskopie untersucht. Obwohl eine Sequenzhomologie zu der Enzymklasse der FKBP besteht, konnte für AtFKBP42 nachgewiesen werden, das von der FKBP-Domäne keine, mit den etablierten Tests nachweisbare, katalytische Aktivität ausgeht. AtFKBP42 bindet über den C-terminalen Bereich AtHsp90 und Calmodulin. Um AtFKBP42 in einen Gesamtzusammenhang der PPIasen in Arabidopsis thaliana einordnen zu können, wurde das Arabidopsis-Genom nach weiteren PPIase-Genen untersucht und die identifizierten Gene analysiert. Ergänzend wurden drei neue T-DNA Insertionslinien (für zwei FKBP- und ein Hsp90-Gen) identifiziert sowie die Aktivität weiterer PPIasen charakterisiert.

The 'twisted dwarf' phenotype of an Arabidopsis thaliana mutant line can be correlated with a loss of function mutation of a 42 kDa FKBP encoding gene. The 'twisted dwarf' phenotype is characterised by a reduced and disorientated growth and the insensitivity towards the plant steroid hormone brassinolide. The AtFKBP42 protein was characterised extensively by biochemical methods. Subcellular localisation was analysed by means of electron microscopy. Several parts of the AtFKBP42 cDNA were cloned into expression vectors for characterisation and the corresponding proteins were purified. Although the protein shows homology to FKBP, it could be shown that the FKBP domain exhibits no PPIase activity, detectable by the established assays. With its c-terminal region AtFKBP42 binds AtHsp90 and Calmodulin. To get more information about the global situation of PPIases of Arabidopsis the genome was examined for further PPIase genes. Those genes were analysed in detail. Additionally three T-DNA insertion lines (of two FKPB and one Hsp90 gene) were identified and the activity of further PPIases was characterised.