Die Biogenese von Chlorophyll-a/b-bindenden Lichtsammelkomplexen : Topographie des Apoproteins bei der Thylakoidinsertion

Die Biogenese von Chlorophyll-a/b-bindenden Lichtsammelkomplexen: Topographie des Apoproteins bei der Thylakoidinsertion Der wichtigste Chlorophyll a/b-bindende Lichtsammelkomplex höherer Pflanzen ist der an Photosystem II assoziierte LHCII. Die kerncodierten Apoproteine dieses Pigment-Protein Komplexes werden posttranslational in den Chloroplasten importiert und mit Hilfe des plastidären

Lipoproteins and diabetic microvascular complications

Risk factors for the microvascular complications (nephropathy and retinopathy) of Type 1 and Type 2 diabetes mellitus and the associated accelerated atherosclerosis include: age, diabetes duration, genetic factors, hyperglycaemia, hypertension, smoking, inflammation, glycation and oxidative stress and dyslipoproteinaemia. Hypertriglyceridaemia, low HDL and small dense LDL are common features of Type 2 diabetes and Type 1 diabetes with poor glycaemic control or renal complications. With the expansion of knowledge and of clinical and research laboratory tools, a broader definition of 'lipid' abnormalities in diabetes is appropriate. Dyslipoproteinaemia encompasses alterations in lipid levels, lipoprotein subclass distribution, composition (including modifications such as non-enzymatic glycation and oxidative damage), lipoprotein-related enzymes, and receptor interactions and subsequent cell signaling. Alterations occur in all lipoprotein classes; chylomicrons, VLDL, LDL, HDL, and Lp(a). There is also emerging evidence implicating lipoprotein related genotypes in the development of diabetic nephropathy and retinopathy. Lipoprotein related mechanisms associated with damage to the cardiovascular system may also be relevant to damage to the renal and ocular microvasculature. Adverse tissue effects are mediated by both alterations in lipoprotein function and adverse cellular responses. Recognition and treatment of lipoprotein-related risk factors, supported by an increasing array of assays and therapeutic agents, may facilitate early recognition and treatment of high complication risk diabetic patients. Further clinical and basic research, including intervention trials, is warranted to guide clinical practice. Optimal lipoprotein management, as part of a multi-faceted approach to diabetes care, may reduce the excessive personal and economic burden of microvascular complications and the related accelerated atherosclerosis.

Metabolism of very low- and low-density lipoproteins isolated from normolipidaemic type 2 (non-insulin-dependent) diabetic patients by human monocyte-derived macrophages

The very low- and low-density lipoprotein fractions were isolated from 16 normolipidaemic Type 2 (non-insulin-dependent) diabetic patients in good to fair glycaemic control and from corresponding age-, sex-, and race-matched, non-diabetic control subjects. Rates of cholesteryl ester synthesis averaged 268 +/- 31 vs 289 +/- 40 pmol 14C-cholesteryl oleate.mg cell protein-1.20 h-1 for very low- and 506 +/- 34 vs 556 +/- 51 pmol 14C-cholesteryl oleate.mg cell protein-1.20 h-1 for low-density lipoproteins isolated from the Type 2 diabetic patients and control subjects, respectively, when they were incubated with human macrophages. A group of approximately one-third of the patients was selected for separate analyses because very low-density lipoproteins isolated from these patients did stimulate more cholesteryl ester synthesis when incubated with macrophages. There were no significant differences in the lipid composition of the lipoproteins isolated from the three groups of subjects. The relative proportion of apoprotein C to apoprotein E was significantly decreased (p less than 0.002) in the very low-density lipoproteins from diabetic patients and was further decreased in samples from these selected diabetic patients. The apoprotein C-I content of very low-density lipoproteins isolated from diabetic patients was increased compared to control subjects and was further increased in samples from the selected diabetic patients (p less than 0.02). There were no significant differences in the proportions of apoproteins C-III-0, C-III-1, or C-III-2 among the three groups. These studies suggest that in normolipidaemic Type 2 diabetic patients, the apoprotein composition of VLDL is abnormal and this may alter VLDL macrophage interactions and thus contribute to the increased prevalence of atherosclerosis in diabetic patients.

Interaction of very-low-density lipoprotein isolated from type I (insulin-dependent) diabetic subjects with human monocyte-derived macrophages

Very-low-density lipoproteins (VLDL) (density less than 1.006 g/mL) were isolated from type I (insulin-dependent) diabetic patients in good to fair glycemic control and from age-, sex-, and race-matched, nondiabetic, control subjects. VLDL were incubated with human, monocyte-derived macrophages obtained from nondiabetic donors, and the rates of cellular cholesteryl ester synthesis and cholesterol accumulation were determined. VLDL isolated from diabetic patients stimulated significantly more cholesteryl ester synthesis than did VLDL isolated from control subjects (4.04 +/- 1.01 v 1.99 +/- 0.39 nmol 14C-cholesteryl oleate synthesized/mg cell protein/20 h; mean +/- SEM, P less than .05). The stimulation of cholesteryl ester synthesis in macrophages incubated with VLDL isolated from diabetic patients was paralleled by a significant increase in intracellular cholesteryl ester accumulation (P less than .05). The increase in cholesteryl ester synthesis and accumulation in macrophages were mediated by a significant increase in the receptor mediated, high affinity degradation (2.55 +/- 0.23 v 2.12 +/- 0.20 micrograms degraded/mg cell protein/20 h) and accumulation (283 +/- 35 v 242 +/- 33 ng/mg cell protein/20 h) of 125I-VLDL isolated from diabetic patients compared with VLDL from control subjects. To determine if changes in VLDL apoprotein composition were responsible for the observed changes in cellular rates of cholesteryl ester synthesis and accumulation, we also examined the apoprotein composition of the VLDL from both groups. There were no significant differences between the apoproteins B, E, and C content of VLDL from both groups. We also determined the chemical composition of VLDL isolated from both groups of subjects.(ABSTRACT TRUNCATED AT 250 WORDS)

Differential effects of two anti-apo-cytochrome c-specific monoclonal antibodies on the function of apo-cytochrome c-specific murine T cell clones.

A murine monoclonal antibody (SJL 2-4) specific for the antigen apo-cytochrome c was shown to inhibit both antigen-induced proliferation and lymphokine secretion by an apo-cytochrome c-specific BALB/c helper T cell clone. The inhibition was specific because additional apo-cytochrome c-specific T cell clones were not inhibited by the same monoclonal antibody. Time course studies of the inhibition indicated that the initial 8 hr of contact between T cell clones and antigen-presenting cells were critical for activation of the T cell clones. Inhibition of T cell functions by antigen-specific antibodies appeared to correlate with the antibody-antigen binding constant because a second monoclonal antibody (Cyt-1-59), with identical specificity but with a lower affinity constant for apo-cytochrome c, had very little inhibitory effect on the proliferation or lymphokine secretion of apo-cytochrome c-specific T cell clones.

Inhibitory effect of deferoxamine on Paracoccidioides brasiliensis survival in human monocytes: Reversal by holotransferrin not by apotransferrin

The mechanisms used by Paracoccidioides brasiliensis to survive into phagocytic cells are not clear. Cellular iron metabolism is of critical importance to the growth of several intracellular pathogens whose capacity to multiply in mononuclear phagocytes is dependent on the availability of intracellular iron. Thus, the objective of this paper was to investigate the role of intracellular iron in regulating the capacity of P. brasiliensis yeast cells to survive within human monocytes. Treatment of monocytes with deferoxamine, an iron chelator, suppressed the survival of yeasts in a concentration-dependent manner. The effect of deferoxamine was reversed by iron-saturated transferrin (holotransferrin) but not by nonsaturated transferrin (apotransferrin). These results strongly suggest that P. brasiliensis survival in human monocytes is iron dependent.

Analysis of agonist and antagonist effects on thyroid hormone receptor conformation by hydrogen/deuterium exchange

Thyroid hormone receptors (TRs) are ligand-gated transcription factors with critical roles in development and metabolism. Although x-ray structures of TR ligand-binding domains (LBDs) with agonists are available, comparable structures without ligand (apo-TR) or with antagonists are not. It remains important to understand apo-LBD conformation and the way that it rearranges with ligands to develop better TR pharmaceuticals. In this study, we conducted hydrogen/deuterium exchange on TR LBDs with or without agonist (T 3) or antagonist (NH3). Both ligands reduce deuterium incorporation into LBD amide hydrogens, implying tighter overall folding of the domain. As predicted, mass spectroscopic analysis of individual proteolytic peptides after hydrogen/ deuterium exchange reveals that ligand increases the degree of solvent protection of regions close to the buried ligand-binding pocket. However, there is also extensive ligand protection of other regions, including the dimer surface at H10-H11, providing evidence for allosteric communication between the ligand-binding pocket and distant interaction surfaces. Surprisingly, Cterminal activation helix H12, which is known to alter position with ligand, remains relatively protected from solvent in all conditions suggesting that it is packed against the LBD irrespective of the presence or type of ligand. T 3, but not NH3, increases accessibility of the upper part of H3-H5 to solvent, and we propose that TR H12 interacts with this region in apo-TR and that this interaction is blocked by T 3 but not NH3.Wepresent data from site-directed mutagenesis experiments and molecular dynamics simulations that lend support to this structural model of apo-TR and its ligand-dependent conformational changes. (Molecular Endocrinology 25: 15-31, 2011). Copyright © 2011 by The Endocrine Society.

Abordagem fotomorfogenética para explorar o estresse abiótico em tomateiro (Solanum lycopersicum L.)

Pós-graduação em Agronomia (Produção Vegetal) - FCAV

Ursachen der unterschiedlichen Oligomerisierung von Lichtsammelproteinen

Die verschiedenen Lichtsammelproteine (Lhc-Proteine) höherer Pflanzen unterscheiden sich im Oligomerisierungsverhalten. Im Photosystem II existieren 6 Lhc-Proteine, die entweder die monomeren Lichtsammelkomplexe (LHC) CP24 (Lhcb6), CP26 (Lhcb5) und CP29 (Lhcb4) oder den trimeren LHCII (Lhcb1, Lhcb2 und Lhcb3) bilden. Im Photosystem I sind laut Kristallstruktur vier Lhc-Proteine lokalisiert, die als Heterodimere organisiert vorliegen. Der schwerpunktmäßig untersuchte LHCI-730 setzt sich aus Lhca1 und Lhca4 zusammen, während der LHCI-680 aus Lhca2 und Lhca3 besteht. Das Ziel der Arbeit bestand in der Identifizierung der für das unterschiedliche Oligomerisierungsverhalten verantwortlichen Proteinbereiche und Aminosäuren. Die für diese Arbeit generierten Consensussequenzalignments verschiedener Lhca- und Lhcb-Proteine vieler Arten unterstützen die Folgerungen aus Strukturdaten und anderen Sequenzalignments, dass den LHCs eine gemeinsame Monomerstruktur zu Grunde liegt. Die Helices 1 und 3 weisen weitgehend sehr hohe Sequenzidentitäten auf, während die N- und C-Termini, die zwei Schleifenregionen und die Helix 2 nur schwach konserviert sind. Falls die Bereiche mit hoher Sequenzübereinstimmung für das Zustandekommen ähnlicher monomerer LHC-Strukturen verantwortlich sind, könnten in den schwach konservierten Domänen die Ursachen für das unterschiedliche Oligomerisierungsverhalten lokalisiert sein. Aufgrund dessen wurden die schwach konservierten Domänen des monomerisierenden Lhcb4, des mit dem Lhca1 dimerisierenden Lhca4 und des Trimere bildenden Lhcb1 gegen die entsprechenden Domänen der anderen Proteine ausgetauscht und bezüglich ihres Oligomerisierungsverhaltens untersucht. Im Lhca4 konnten mit der Helix 2 und der stromalen Schleife zwei für eine Heterodimerisierung essentielle Domänen gefunden werden. Im Lhcb1 waren neben dem N-Terminus auch die 2. Helix und die stromale Schleifendomäne unentbehrlich für eine Trimerisierung. Zusätzlich waren Dimerisierung und Trimerisierung bei Austausch der luminalen Schleife beeinträchtigt. Ein geringer Beitrag zur Lhcb1-Trimerisierung konnte auch für den C-Terminus belegt werden. Ein zusätzliches Ziel der Arbeit sollte der Transfer der Oligomerisierungseigenschaften durch umfangreichen Domänentausch von einem auf ein anderes Protein sein. Der Transfer der Fähigkeit zur Dimerbildung durch Substitution gegen essentielle Lhca4-Domänen (50% luminale Schleife, 100% Helix 2 und 100% stromale Schleife) gelang beim Lhcb4, nicht aber beim Lhcb1. Der Transfer der Trimerisierungsfähigkeit auf Lhca4 und Lhcb4 scheiterte. Eine Lhca1-Mutante mit allen für eine Dimerisierung essentiellen Lhca4-Domänen, die durch Interaktion einzelner Moleküle untereinander multimere LHCs bilden sollte, war bereits in ihrer Monomerbildung beeinträchtigt. Eine Übertragung der Oligomerisierungsfähigkeit auf andere Proteine durch massiven Domänentransfer gestaltete sich somit schwierig, da vermutlich im mutierten Protein immer noch ursprüngliche Tertiärstrukturanteile enthalten waren, die nicht mit den transferierten Proteinbestandteilen kompatibel sind. Bei zukünftigen Experimenten zur Klärung der Transferierbarkeit der Oligomerisierungseigenschaft sollten deswegen neben dem unberücksichtigten 1. Teil der luminalen Schleife auch wenig konservierte Aminosäuren in der 1. und 3. Helix Beachtung finden. Ein weiteres Ziel dieser Arbeit war es, die LHCI-730-Dimerisierung im Detail zu untersuchen. Mutationsanalysen bestätigten den von früheren Untersuchungen bekannten Einfluss des Isoleucins 103 und Histidins 99. Letzteres geht möglicherweise durch sein gebundenes Chlorophyll eine Interaktion mit dem Lhca1 ein. Das Phenylalanin 95 stellte sich ebenfalls als ein wichtiger Interaktionspartner heraus und könnte in Wechselwirkung mit einem zwischen Lhca1 und Lhca4 lokalisierten Phosphatidylglycerin treten. Das ebenfalls an der Dimerbildung beteiligte Serin 88 des Lhca4 könnte auf Grund der räumlichen Nähe bei Modellierungen direkt mit dem am C-Terminus des Lhca1 lokalisierten Glycin 190 interagieren. Darüber hinaus wurde ein in der luminalen Lhca4-Schleife lokalisiertes Phenylalanin 84 als Interaktionspartner des Tryptophans 185 im C-Terminus von Lhca1 identifiziert. Der simultane Austausch des Isoleucins 109 und Lysins 110 in der stromalen Schleife des Lhca4, konnte deren Einfluss auf die Dimerisierung belegen. Nachdem bislang an der Dimerbildung beteiligte Aminosäuren am N- und C-Terminus des Lhca1 und Lhca4 identifiziert werden konnten, wurden in dieser Arbeit viele an einer Dimerbildung beteiligten Proteinbereiche und Aminosäuren in der Helix 2 und den Schleifenregionen des Lhca4 identifiziert. Um alle an der Lhca1-Lhca4-Interaktion beteiligten Aminosäuren aufzuklären, müssten durch Mutationsanalysen die in der stromalen Lhca4-Schleife vermuteten Interaktionspartner des für die Dimerisierung wichtigen Tryptophans 4 am N-Terminus von Lhca1 identifiziert, und die in der Helix 3 des Lhca1 vermuteten Interaktionspartner der Helix 2 des Lhca4 ermittelt werden.

Struktur und Funktion des Lipoproteins von Nereis virens (Annelida)

Ein discoidales Lipoprotein aus dem Polychaeten Nereis virens (Annelida) wurde eingehend charakterisiert. Im Vordergrund standen dabei die transportierten Lipide, sowie die Ultrastruktur des Partikels. Das Nereis-Lipoprotein besitzt eine für Invertebraten atypische Lipidzusammensetzung: Außer den Phospholipiden gibt es keine klar dominierende Lipidklasse. Die Charakterisierung der Apolipoproteine zeigt Gemeinsamkeiten mit den Apolipophorinen der Insekten: Wie diese besitzt das Nereis-Lipoprotein zwei Apolipoproteine, die in einer 1:1-Stöchiometrie angeordnet sind. Das größere Protein (ApoNvLp I) ist dabei stärker zum wässrigen Medium exponiert ist als das kleinere (ApoNvLp II). Beide Proteinuntereinheiten sind N-glycosyliert. ApoNvLp II ist zusätzlich noch O-glycosyliert. Bei den Sekundärstrukturen dominieren β-Strukturen (35%) gegenüber α-Helices (14%); 28% waren ungeordnete Strukturen. Die Masse wurde mit verschiedenen Methoden bestimmt: sie liegt zwischen ~800 kDa (Gelfiltration) und ~860 kDa (Analytische Ultrazentrifugation). Der Sedimentationskoeffizient beträgt 9,7 S. Der zelluläre Lipoproteinrezeptor wurde aus einer großen Anzahl von Zellen und Geweben isoliert. Die biochemische Charakterisierung des Rezeptormoleküls zeigte es als ein monomeres, integrales, N- und O-glycosyliertes Membranprotein mit einer Masse von ~114 kDa. Die Bindungscharakteristika (Abhängigkeit von Ca2+, Disulfidbrücken) weisen es als Mitglied der LDLR-Superfamilie aus. In vitro-Inkubationsversuche mit fluoreszenzmarkierten Lipoproteinen zeigten die Aufnahme sowohl in Oocyten als auch in freie Coelomzellen (Elaeocyten) sowie in Spermatogonien- und Tetradenstadien. Auffällig war, dass die Lipide zusammen mit den Apolipoproteinen in die Dottergranula der Eizellen eingelagert wurden und nicht direkt in die Lipidtropfen. Auch bei den Elaeocyten wurden die Lipide nicht direkt in den Lipidtropfen eingelagert. Intakte Lipoproteine konnten per Dichtegradienten-Ultrazentrifugation nur aus Spermatogonien isoliert werden. Die isolierten Lipoproteine hatten die gleiche ‚Morphologie’ wie die aus der Coelomflüssigkeit isolierten, zeigten jedoch sehr viele Peptidfragmente im SDS-Gel, was auf eine beginnende Degradation hinweist. Es wird ein Modell für den Lipidtransport in Nereis virens vorgeschlagen, bei dem den Elaeocyten eine entscheidende Rolle im Lipidstoffwechsel zufällt.

Untersuchung der Struktur und Assemblierung des Lichtsammelkomplexes II höherer Pflanzen mittels elektronenparamagnetischer Resonanz (EPR)

Der Haupt-Lichtsammelkomplex (LHCII) des Photosyntheseapparates höherer Pflanzen gehört zu den häufigsten Membranproteinen der Erde. Seine Kristallstruktur ist bekannt. Das Apoprotein kann rekombinant in Escherichia coli überexprimiert und somit molekularbiologisch vielfältig verändert werden. In Detergenzlösung besitzt das denaturierte Protein die erstaunliche Fähigkeit, sich spontan zu funktionalen Protein-Pigment-Komplexen zu organisieren, welche strukturell nahezu identisch sind mit nativem LHCII. Der Faltungsprozess findet in vitro im Zeitbereich von Sekunden bis Minuten statt und ist abhängig von der Bindung der Cofaktoren Chlorophyll a und b sowie verschiedenen Carotinoiden.rn Diese Eigenschaften machen LHCII besonders geeignet für Strukturuntersuchungen mittels der elektronenparamagnetischen Resonanz (EPR)-Spektrokopie. Diese setzt eine punktspezifische Spinmarkierung des LHCII voraus, die in dieser Arbeit zunächst optimiert wurde. Einschließlich der Beiträge Anderer stand eine breite Auswahl von über 40 spinmarkierten Mutanten des LHCII bereit, einen N-terminalen „Cys walk“ eingeschlossen. Weder der hierfür notwendige Austausch einzelner Aminosäuren noch die Anknüpfung des Spinmarkers beeinträchtigten die Funktion des LHCII. Zudem konnte ein Protokoll zur Präparation heterogen spinmarkierter LHCII-Trimere entwickelt werden, also von Trimeren, die jeweils nur ein Monomer mit einer Spinmarkierung enthalten.rn Spinmarkierte Proben des Detergenz-solubilisierten LHCII wurden unter Verwendung verschiedener EPR-Techniken strukturell analysiert. Als besonders aussagekräftig erwies sich die Messung der Wasserzugänglichkeit einzelner Aminosäurepositionen anhand der Electron Spin Echo Envelope Modulation (ESEEM). In Kombination mit der etablierten Double Electron-Electron Resonance (DEER)-Technik zur Detektion von Abständen zwischen zwei Spinmarkern wurde der membranständige Kernbereich des LHCII in Lösung eingehend untersucht und strukturell der Kristallstruktur für sehr ähnlich befunden. Die Vermessung kristallographisch nicht erfasster Bereiche nahe dem N-Terminus offenbarte die schon früher detektierte Strukturdynamik der Domäne in Abhängigkeit des Oligomerisierungsgrades. Der neue, noch zu vervollständigende Datensatz aus Abstandsverteilungen und ESEEM-Wasserzugänglichkeiten monomerer wie trimerer Proben sollte in naher Zukunft die sehr genaue Modellierung der N-terminalen Domäne des LHCII ermöglichen.rn In einem weiteren Abschnitt der Arbeit wurde die Faltung des LHCII-Apoproteins bei der LHCII-Assemblierung in vitro untersucht. Vorausgegangene fluoreszenzspektroskopi-sche Arbeiten hatten gezeigt, dass die Bindung von Chlorophyll a und b in aufeinanderfolgenden Schritten im Zeitbereich von weniger als einer Minute bzw. mehreren Minuten erfolgten. Sowohl die Wasserzugänglichkeit einzelner Aminosäurepositionen als auch Spin-Spin-Abstände änderten sich in ähnlichen Zeitbereichen. Die Daten deuten darauf hin, dass die Ausbildung der mittleren Transmembran-Helix mit der schnelleren Chlorophyll-a-Bindung einhergeht, während sich die Superhelix aus den beiden anderen Transmembranhelices erst im langsameren Schritt, zusammen mit der Chlorophyll-b-Bindung, ausbildet.rn

Einzelmolekül-Untersuchungen zu Faltung und Zusammenbau des Lichtsammelkomplexes LHCII

Zusammenfassungrn Der Faltungsprozess des Hauptlichtsammelkomplexes des Photosystems II aus höheren Pflanzen (light harvesting complex II, LHCII) wurde bereits mehrfach untersucht, die Experimente hierzu fanden stets im Ensemble statt. Anhand der bislang veröffentlichten Faltungskinetiken des LHCII aus höheren Pflanzen lassen sich aber keine eindeutigen Aussagen bezüglich der Diversität der Faltungswege treffen. Daher sollten im Rahmen dieser Arbeit Faltungskinetiken einzelner LHCII-Moleküle während der Komplexbildung aufgenommen werden, um weitergehende Informationen zum Faltungsmechanismus zu erhalten und zur Frage, ob hier mehrere unterschiedliche Wege eingeschlagen werden.rnHierfür war zunächst die Etablierung einer Oberflächenimmobilisierung mit Glas als Trägermaterial notwendig. Nachdem Versuche, diese Immobilisierung über einen His6-tag oder über einen heterobifunktionellen Linker zu bewerkstelligen, nicht zum Erfolg geführt haben, konnte eine Immobilisierung des Biotin-markierten Proteins an Oberflächen-gebundenes Avidin erreicht werden. Die Qualität dieser Immobilisierung wurde hierbei sowohl über Bindungsversuche mit fluoreszenzfarbstoffmarkiertem Protein als auch über eine direkte Kontrolle der Oberflächenbeschaffenheit mittels Rasterkraftmikroskopie überprüft. Die für die folgenden Versuche optimale Belegungsdichte wurde im konfokalen Fluoreszenzmikroskop ermittelt. Zudem wurde sichergestellt, dass die Proteine vereinzelt auf der Oberfläche immobilisiert vorliegen.rnAuf dieser Basis wurden LHCII-Komplexe, die zuvor in vitro rekonstituiert wurden, immobilisiert und Versuche zur kontrollierten Denaturierung unternommen, um Zerfalls-kinetiken im Verfahren der internen Totalreflexionsfluoreszenzmikroskopie (total internal reflection fluorescence, TIRF) aufnehmen zu können. Hierbei traten Schwierigkeiten bezüglich der Lebensdauer der Komplexe unter Laser-Belichtung auf, da sich die Löschung der Fluoreszenz durch Zerstrahlung der Pigmente einerseits oder Dissoziation der LHCII andererseits nicht unterscheiden ließen. Auch durch verschiedene Maßnahmen zur Erhöhung der Lebensdauer konnte diese nicht in dem Maße gesteigert werden, wie es experimentell notwendig gewesen wäre.rnFür das eigentliche Hauptziel dieser Arbeit – die Aufzeichnung von Einzelmolekül-Faltungskinetiken – war die Entwicklung einer Methode zur Rekonstitution oberflächen-immobilisierter LHCII-Apoproteine notwendig. Dieses Ziel wurde mithilfe einer Detergenzmisch-Rekonstitution erreicht. Der Erfolg der Rekonstitution konnte experimentell sowohl im Fluorimeter anhand des komplexinternen Energietransfers auf einen kovalent an das Protein gebundenen Infrarot-Fluorophor als auch im TIRF-Verfahren direkt beobachtet werden. Auch hier konnte nach ca. 80 Sekunden ein Ausbleichen der Komplexe während der Belichtung durch den Anregungs-Laser beobachtet werden.rnIn Versuchen zur Beobachtung des Komplexbildungsvorganges zeigte sich, dass die Rekonstitution offenbar durch die Belichtung massiv gestört wird. Ein weiteres Problem war eine sehr starke Hintergrundfluoreszenz, ausgelöst durch die zur Rekonstitution notwendige Pigmentlösung, die trotz der TIRF-Anregung von ausschließlich oberflächengebundenem Material die Fluoreszenz der Komplexe überlagerte. Somit konnte die Rekonstitution oberflächenimmobilisierter LHCII-Proteine zwar in Vorher-Nachher-Aufnahmen gezeigt werden, der Faltungsprozess an sich konnte dagegen im Rahmen dieser Arbeit nicht aufgezeichnet werden.

Serum lipoproteins during treatment with the antihypertensive agent indapamide

Considering the documented, potentially undesirable influence of various thiazide-type or loop diuretics on serum lipoproteins, we prospectively investigated in 69 men (mean age +/- SEM, 32 +/- 1 years) the metabolic effects of the new diuretic-antihypertensive compound indapamide. Compared to placebo, indapamide (2.5 mg/day) given for 6 to 8 weeks lowered (p less than 0.02 to less than 0.001) blood pressure (supine values from 148/98 +/- 3/2 to 137/93 +/- 3/2) in 29 men with mild to moderate essential hypertension, but not in 40 healthy men. In both groups, significant (p less than 0.05 to less than 0.001) decreases in body weight (-0.8 kg) and plasma potassium (-0.6 mmol/L), and increases in plasma uric acid (+20%), renin activity (+200%), and aldosterone documented good compliance. There were no significant changes in total cholesterol (in all subjects, from 208 +/- 6 to 213 +/- 6 mg/dl), low- or very low-density lipoprotein (VLDL) cholesterol (127 +/- 6 to 129 +/- 6 and 21 +/- 1 to 21 +/- 2 respectively), high-density lipoprotein cholesterol (50 +/- 1 to 51 +/- 1 mg/dl), total triglycerides (Tg) (108 +/- 5 to 112 +/- 6 mg/dl), VLDL-Tg, apoproteins A1 and A2, plasma glucose, epinephrine, norepinephrine, sodium, calcium, magnesium, and creatinine; apoprotein B (84 +/- 2 to 88 +/- 3 mg/dl) and plasma insulin after glucose loading dose tended to be increased minimally. The absence of distinct lipoprotein alterations after short-term indapamide treatment may be of clinical and epidemiological interest.

Characterization of recombinant phytochrome from the cyanobacterium Synechocystis

The complete sequence of the Synechocystis chromosome has revealed a phytochrome-like sequence that yielded an authentic phytochrome when overexpressed in Escherichia coli. In this paper we describe this recombinant Synechocystis phytochrome in more detail. Islands of strong similarity to plant phytochromes were found throughout the cyanobacterial sequence whereas C-terminal homologies identify it as a likely sensory histidine kinase, a family to which plant phytochromes are related. An ≈300 residue portion that is important for plant phytochrome function is missing from the Synechocystis sequence, immediately in front of the putative kinase region. The recombinant apoprotein is soluble and can easily be purified to homogeneity by affinity chromatography. Phycocyanobilin and similar tetrapyrroles are covalently attached within seconds, an autocatalytic process followed by slow conformational changes culminating in red-absorbing phytochrome formation. Spectral absorbance characteristics are remarkably similar to those of plant phytochromes, although the conformation of the chromophore is likely to be more helical in the Synechocystis phytochrome. According to size-exclusion chromatography the native recombinant apoproteins and holoproteins elute predominantly as 115- and 170-kDa species, respectively. Both tend to form dimers in vitro and aggregate under low salt conditions. Nevertheless, the purity and solubility of the recombinant gene product make it a most attractive model for molecular studies of phytochrome, including x-ray crystallography.

In vitro reconstitution of the photosystem I light-harvesting complex LHCI-730: Heterodimerization is required for antenna pigment organization

Here we describe the in vitro reconstitution of photosystem I light-harvesting complexes with pigments and proteins (Lhca1 and Lhca4) obtained by overexpression of tomato Lhca genes in Escherichia coli. Using Lhca1 and Lhca4 individually for reconstitution results in monomeric pigment-proteins, whereas a combination thereof yields a dimeric complex. Interactions of the apoproteins is highly specific, as reconstitution of either of the two constituent proteins in combination with a light-harvesting protein of photosystem II does not result in dimerization. The reconstituted Lhca1/4, but not complexes obtained with either Lhca1 or Lhca4 alone, closely resembles the native LHCI-730 dimer from tomato leaves with regard to spectroscopic properties, pigment composition, and stoichiometry. Monomeric complexes of Lhca1 or Lhca4 possess lower pigment/protein ratios, indicating that interactions of the two subunits not only facilitates pigment reorganization but also recruitment of additional pigments. In addition to higher averages of chlorophyll a/b ratios in monomeric complexes than in LHCI-730, comparative fluorescence and CD spectra demonstrate that heterodimerization involves preferential ligation of more chlorophyll b.