Redox- und reaktive Sauerstoffspeziesabhängige Signalübertragung in und aus dem fotosynthetisierenden Chloroplasten

Die Photosynthese ist ein hochgradiger redox-metabolischer Prozess, der schnellen Veränderungen der Eingangsparameter, insbesondere des Lichts, unterliegt. Schnelle Transienten der Photonenaufnahme, Elektronenflüsse und Redoxpotenziale während der Photosynthese führen zur Freisetzung reaktiver Sauerstoffspezies (ROS), einschließlich Singulett-Sauerstoff, Superoxid-Anion-Radikalen und Wasserstoffperoxid. Somit fungiert der fotosynthetisierende Chloroplast als bedingte Quelle wichtiger Redox- und ROS-Informationen, die genutzt werden, um Prozesse sowohl im Chloroplasten als auch nach retrograder Freisetzung oder Verarbeitung im Zytosol und Zellkern abzustimmen. Analysen von Mutanten und vergleichendes Transkriptom-Profiling haben zur Identifizierung dieser Prozesse und der damit verbundenen Akteure geführt und ermöglicht, die Spezifität und Allgemeinheit von Reaktionsmustern zu definieren. Die Freisetzung von ROS und Oxidationsprodukten, die Permeabilisierung der Umhüllung (für größere Moleküle) und metabolische Störungen mit Mitochondrien und Peroxisomen erzeugen eine komplexe ROS- und Redoxsignatur, die Akklimatisierungsprozesse steuert. Diese photosynthesebezogene ROS- und Redoxinformation speist sich in verschiedene Signalwege (z.B. die Mitogen-aktivierte Protein-Kinase- und OXI1-Signalwege) ein und steuert Prozesse wie Genexpression und Translation.