Search

För att kunna livnära en växande population behöver avkastningen på skördar öka. En lösning på dettaär att optimera plantornas fotosyntes, vilket innefattar förbättrad koldioxidfixering. För att lyckas meddet krävs kunskap i hur reglering av nyckelproteiner i kloroplasten går till. Syftet med detta projekt är identifiera möjliga reglerande protein-metabolitinteraktioner i Arabidopsis thaliana. Målproteinerna ärde 11 enzymerna i Calvin-Benson-Basshamcykeln. Metaboliterna som testas är 3PGA, ATP, FBP, GAP, vilka är mellan produkter eller kofaktorer i cykeln; 2PG, som är en produkt av en konkurrerande reaktion i cykeln; och slutligen G6P, citrat och sackaros, vilka är centrala metaboliter i andra viktiga reaktioner i cellen. Före experimenten med Arabidopsis testades protokollen med spenat. Som ett första steg isolerades kloroplasterna från blad. När intakta kloroplaster verifierats extraherades proteinerna. Inter-aktioner mellan metaboliterna och proteinerna analyserades med en metod kallad limited proteolysis-small molecule mapping. Denna teknik, vilken kombinerar begränsad proteolys med masspektrometri, detekterade flertalet protein-metabolit interaktioner. I Arabidopsis uppvisade alla enzym förutom FB-Pase, PPE och TIM minst en interaktion. I spenat sågs interaktioner med FBA, GAPDH, PGK, PRK, RuBisCO, TIM och TK. Resultaten visar möjliga reglerande interaktioner, vilka skulle kunna användasför att identifiera flaskhalsar i kolfixeringen. Denna kunskap kan i sin tur utnyttjas för att öka flödet i Calvin-Benson-Basshamcykeln och därigenom förbättra växters koldioxidfixering. In order to feed a growing population, the crop yield needs to be increased. One way to do this is to optimise the photosynthetic activity in the plant, which includes improvement of carbon fixation. To succeed with this, knowledge of the regulation of key proteins in the chloroplast is required. The aim of this project is to identify possible regulatory protein-metabolite interactions in chloroplasts from Arabidopsis thaliana. The target proteins are the 11 enzymes of the Calvin-Benson-Bassham cycle. The metabolites of interest are 3PGA, ATP, FBP, GAP, which are intermediates or co-factors of the cycle;2PG, which is a product of a competing reaction in the cycle; and finally G6P, citrate and sucrose, which are central metabolites in other vital reactions in the cell. Before the experiments with Arabidopsis, spinach was used as a test organism to evaluate the proposed protocols. First, chloroplasts were isolatedfrom leaves. When the integrity of the chloroplasts had been validated, the proteins were extracted. Metabolic interactions with the extracted proteins were analyzed with limited proteolysis-small molecule mapping. This method, which combines limited proteolysis with mass spectrometry, detected severalprotein-metabolite interactions. In Arabidopsis, all enzymes except for FBPase, PPE and TIM had atleast one interaction. In spinach, interactions were seen with FBA, GAPDH, PGK, PRK, RuBisCO,TIM and TK. The results highlight potential regulatory events, which could be used to target bottlenecks in carbon fixation. This could provide a pathway to increase the flux in the Calvin-Benson-Bassham cycle, and thereby improve carbon fixation in plants.