Konformationsanalyse und Lipidbindung am rekombinanten Lichtsammlerprotein LHCIIb höherer Pflanzen

Die Struktur des Haupt-Lichtsammlerproteins II (LHCIIb) höherer Pflanzen ist aufgrund kristallographischer Strukturanalysen zu 94% aufgeklärt. Dennoch ist es bislang nicht gelungen, die aminoterminale Region des Komplexes vollständig zu lokalisieren. In einem ersten Abschnitt dieser Dissertation sollte anhand einer vergleichenden Bindungsstudie mit Hilfe von in vitro - Rekonstitutionen des LHCIIb geklärt werden, ob es sich bei dem so genannten N - terminalen Trimerisierungsmotiv des Lichtsammlerproteins um eine Interaktionsstelle mit dem Phospholipid Phosphatidylglyzerin handelt. Dazu wurden mehrere vergleichende Lipidbindungsstudien an rekombinantem Wildtyp - Protein und verschiedenen LHCIIb - Trimerisierungsmotiv - Mutanten durchgeführt, die allerdings nicht zu reproduzierbaren Ergebnissen führten.Im zweiten Teil dieser Arbeit wurden intra- und intermolekulare Distanzmessungen an rekombinantem LHCIIb mit Hilfe der Elektronenspin - Resonanz - Spektroskopie durchgeführt. Dazu wurden zweifach mit einem Spin - Label markierte LHCIIb - Monomere und Trimere mit je einer Markierungsposition pro Monomer benutzt. Im Anschluss an die Messungen wurden die erhaltenen Distanzinformationen zusammen mit den bereits zugänglichen Kristallstrukturdaten des Komplexes für eine Modellierung der aminoterminalen Region des LHCIIb verwendet. Die resultierenden Modelle lassen den Schluss zu, dass es im LHCIIb - Trimer zu konformativen Restriktionen des Aminoterminus kommt. Dem entgegen findet man eine größere konformative Diversität in den vermessenen monomeren Komplexen.

The crystal structure of the major light harvesting complex II (LHCIIb) in higher plants is known to 94%. However, the structure of the amino-terminal protein domain is still unresolved. The first part of this work addressed the question of whether the N-terminal so-called trimerisation motif is a binding site for the phospholipid phosphatidylglycerol. Reconstituted complexes of recombinant LHCIIb apoprotein and mutant versions thereof with alterations in the trimerisation motif were used in binding studies with this lipid. The reproducibility of lipid binding was not sufficient to answer the initial question.In the second part of this thesis, intra- and intermolecular distances in monomeric and trimeric recombinant LHCIIb were measured by using electron resonance spectroscopy. Monomeric LHCIIb molecules carrying 2 spin labels specifically attached to various sites or trimeric complexes with one spin label in each monomer were used to obtain various sets of distance distributions. The distance data, together with the crystal-structure data available, were used to model the N terminus of LHCIIb. These models suggest that there are conformational restrictions on the N-terminal domain in the LHCIIb trimer as compared to a larger conformational diversity in the monomeric complex.