Predloženi mehanizam redoks regulacije vezanja i otpuštanja FNR-a. Tijekom razdoblja mraka FNR je vezan na tilakoide pomoću proteina TROL. Ovo stanje moglo bi biti omogućeno vezanjem male molekule, možda oksidiranog plastokinona (PQ), u RHO petlju. U ovom stanju nema proizvodnje NADPH. U uvjetima svjetla normalnog intenziteta, FNR je vezan na tilakoide i djeluje kao efikasan proizvođač NADPH. U uvjetima svjetla visokog intenziteta mala molekula, možda reduciran PQ (PQH2) natječe se za RHO vezujuće mjesto i stvara signal za otpuštanje FNR-a. Otpušteni FNR djeluje kao potrošač NADPH, a protoni se prenose na nepoznatog primatelja
Konačni prijenos fotosintetskih elektrona s feredoksina na NADP+ odvija se putem enzima feredoksin:NADP+ oksidoreduktaze (FNR). FNR je privučen na tilakoide pomoću integralnog proteina tilakoidnih membrane sličnog rodanazama, TROL-a, i solubilnog proteina Tic62. TROL je nedavno okarakterizirala naša grupa. FNR također predstavlja poveznicu između svjetlosnih reakcija i generalnog metabolizma (kao što je fiksacija ugljika, metabolizam dušika, biosinteza masnih kiselina i klorofila). U ovom projektu pratimo sudbinu elektrona nizvodno od fotosustava I u odsustvu TROL-a. Da bismo proučili in vivo funkcije TROL-a i njegovih domena koristit ćemo genski “knock-out” i “knock-in” pristup u modelnoj biljci Arabidopsis thaliana. Naša hipoteza je da je FNR-TROL interakcija dinamičma i usklađena s mijenjanjem uvjeta osvjetljenja u okolišu. Nadalje, predlažemo da je lumenu izložena rodanazna domena TROL-a uključena u prepoznavanje redoks signala, dok je prolinom bogata pokretna spona, ispred motiva koji veže FNR za membranu, odgovorna za dinamičko vezanje FNR-a i/ili privlačenje FNR-a u različite membranske domene. Koristit ćemo razrađene biokemijske i biofizičke pristupe za kvantifikaciju stvaranja slobodnih radikala i protoka i raspodjele elektrona u različitim mutantama TROL-a. Cilj nam je pokazati da je točka grananja TROL-FNR integrirana u biljni odgovor na stress. Također, želimo pokazati da dinamičko vezanje i otpuštanje FNR-a s TROL-a može kontrolirati protok elektrona prije aktivacije puta pseudocikličkog prijenosa elektrona. Ovaj mehanizam vjerojatno nije uočen u dosadašnjim modelima toka elektrona u oksigenoj fotosintezi.
Ostali suradnici
dr. sc. Lea Vojta, dr. sc. Jasna Lalić, mag. biol. Anja Rac, Lucija Horvat, prof. dr. sc. Hrvoje Lepeduš, prof. dr. sc. Sonja Veljović, prof. dr. sc. Wolfgang Bilger