V-ATPasen sind eukaryotische Protonenpumpen, die viele sekundär aktive Transporte energetisieren und eine Reihe von intrazellulären Kompartimenten ansäuern. In der vorliegenden Doktorarbeit wurde die Interaktion der V-ATPase aus Manduca sexta mit dem Aktin-Zytoskelett untersucht. Nachdem die Co-Lokalisation der V-ATPase mit F-Aktin in den apikalen Membranen der Gobletzellen immunzytochemisch festgestellt worden war, wurde auch die direkte Wechselwirkung zwischen der V-ATPase und den Aktinfilamenten durch Co-Pelletierungsstudien nachgewiesen. Mit Hilfe von Overlayblots wurde gezeigt, dass sowohl die Untereinheit B als auch Untereinheit C die Bindung an Aktin vermitteln. Co-Pelletierung der Aktinfilamente mit rekombinanter Untereinheit C wiesen eine direkte Interaktion zwischen beiden Proteinen nach. Mit rekombinanter Untereinheit C rekonstituierter V1-Komplex hatte eine deutlich höhere Affinität zu Aktinfilamenten als C-freier V1-Komplex. In Overlayblots wurde nachgewiesen, dass die Untereinheit C beide Formen (F- und G-) des Aktins bindet. Die Interaktion mit G-Aktin wurde mit NBD-markiertem Aktin quantifiziert, wobei sich Dissoziationskonstanten von 50-60 nM ergaben; eine Bevorzugung von ATP-Aktin gegenüber ADP-Aktin oder umgekehrt konnte nicht festgestellt werden. Die Untereinheit C beeinflusste die Dynamik des Aktin-Zytoskeletts dadurch, dass sie Aktinfilamente unabhängig vom pH stabilisierte und einen positiven Einfluss auf die Vernetzung von Aktinfilamenten hatte. Die auch im Fluoreszenzmikroskop nachgewiesene Fähigkeit zur Bündelung kann sowohl durch die zwei Aktinbindungsstellen in der Untereinheit C als auch durch ihre Di- und Oligomerisierung unter oxidierenden Bedingungen ermöglicht werden. Mit Hilfe von radioaktivem ATP wurde gezeigt, dass die Untereinheit C durch die Proteinkinase A phosphoryliert werden kann. Diesem Phänomen könnte eine große Bedeutung für die Regulation der Eigenschaften der Untereinheit C zukommen.

Die F-ATP-Synthase nutzt die elektrochemische Differenz des Protons über eine Membran zur Synthese von ATP. Sie setzt sich aus dem katalytisch aktiven F1-Teil und dem membranständigen FO-Teil zusammen. In FO wird durch die protonenmotorische Kraft (pmf) ein Drehmoment erzeugt, das zur Synthese von ATP in den 3 katalytischen Untereinheiten genutzt wird. Mechanisch gesehen besteht das Motorenzym aus einem Rotor, der sich gegen einen Stator dreht. Ein an FO gekoppeltes Actinfilament diente als Reporter für die Orientierung und Biegsamkeit der Rotoruntereinheiten. Das molekulare Koordinatensystem, gewonnen aus der Kristallstruktur der mitochondrialen F-ATP-Synthase, wurde mit den Koordinatensystem des aktiven Enzyms aus E. coli korreliert. Das ATP hydrolysierende Enzym wartet auf die Bindung von ATP, gefolgt von einem 80°-Schritt. Anschließend wird während des katalytischen Wartezustands ATP hydrolysiert, gefolgt von einem 40°-Schritt. Mittels einer Disulfidbrücke zwischen Rotor und Stator wurde das aktive Enzym in einer Orientierung festgehalten, die der Kristallstruktur entspricht. Diese Orientierung stimmt mit der Stellung des aktiven Enzyms sowohl im katalytischen Wartezustand als auch im ADP-inhibierten Zustand überein. In der Kristallstruktur sind 2 katalytische Zentren mit Nukleotiden besetzt. Dagegen sind im aktiven Enzym während der katalytischen Pause alle 3 katalytischen Zentren besetzt. Durch Schließen von Disulfidbrücken zwischen Rotor und Stator wurden die inneren Elastizitätsparameter des inhibierten und elastisch relaxierten Enzyms anhand des Ausschlags des Actinfilaments bestimmt. Der elastisch biegsame Bereich liegt zwischen den Angriffspunkten der thermodynamischen Kräft, d.h. der pmf in FO und dem Phophatpotential in F1. Die Energie des Drehmoments wird in den Rotoruntereinheiten elastisch gespeichert und anschließend für die Synthese von ATP genutzt. Die elastische Kopplung sorgt für eine hohe kinetische Effizienz und eine hohe Umsatzrate.

Die schnelle, sog. Saltatorische Erregungsleitung bei den Vertebraten wird durch eine kompakte, um das Axon gewickelte isolierende Schicht, dem Myelin, ermöglicht. Diese Myelinhülle wird von spezialisierten Gliazellen gebildet. Bei der Myelinisisierung wickeln sich deren abgeflachte Membranfortsätze mehrfach konzentrisch um die Axone und bilden nach Verdichtung die typische kompakte, multi-lammelare Struktur des Myelins. Innerhalb dieser Struktur unterscheidet man zwei unterschiedliche Bereiche: Die aus der extrazellulären Apposition gebildete Intraperiod Line und die aus der cytosolischen Apposition gebildete Major Dense Line . Ausschließlich innerhalb der Major Dense Line des ZNS der Fische findet man ein Protein, das nach seinem Molekulargewicht als 36K bezeichnet wird. Es ist nicht glykolisiert und scheint mit der Myelinmembran assoziiert zu sein. Immunologische Untersuchungen zeigten, dass 36K mit keinem der polyklonalen Antikörper gegen eines der bekannten Myelinproteine reagierte. Ebenso zeigten erste Datenbank-Analysen überraschenderweise keine Homologien zu den Myelinproteinen, sondern zu den NAD(P)(H)-abhängigen Oxidoreduktasen. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde versucht über einen Dehydrogenase-Assay sowohl eine entsprechende Aktivität als auch ein mögliches Substrat zu identifizieren. Alternativ wurde für das membranassoziierte 36K, das neben IP1 & 2 und Basischen Myelinprotein (MBP) eines der Hauptmyelinproteine im ZNS der Fische darstellt, eine Funktion als Strukturprotein innerhalb der Major Dense Line vermutet. Aufgrund der Sequenzähnlichkeiten von 36K zu den NAD(P)(H)-abhängigen Oxidoreduktasen wurde dabei auch die Beeinflussbarkeit durch Nukleotide geprüft. Des Weiteren wurde im Rahmen dieser Dissertation erstmals versucht, Protein-Komplexe aus dem ZNS-Myelin nativ aufzutrennen und deren Komponenten zu identifizieren.

As shown in previous studies Streptomyces lividans enzymatically inactivates fusidic acid by specific esterase FusH giving rise to the 16ß-OH derivative, which sponaneously converts to the lactone.in this work it was shown that S. lividans further modifies fusidic acid and both derivatives, which resulted in several new related substances. The two intermediates (La, Lb) were isolated from the culture filtrate of S. lividans, which was grown in the presence of fusidic acid. The differences in their chemical structures indicate the involvement of multiple enzyme reactions related to hydroxylation, hydration, dehydrogenation and isomerization. Several enzymes were identified and two of them (FusG, FusB) were partially characterized. According to their characteristics and the structures of isolated intermediates, the identified enzymes which are involved in biotranformation are conceivably related to the ones implicated in ß oxidation. The biotransformation of fusidic acid and its derivatives by S. lividans is so far unique, since characterized substances La and Lb have not been found in either fusidic acid-producing or fusidic acid-resistant microorganisms.

Elektrophysiologische und biochemische Charakterisierung von rekombinanten und nativen Kanalproteinen aus der inneren Chloroplasten-Hüllmembran und dem Cyanobakterium Synechocystis In der vorliegenden Arbeit wurden zwei angenommene Kaliumkanäle heterolog exprimiert und untersucht. Außerdem wurde die elektrophysiologische Charakterisierung des am Proteinimport beteiligten Proteins Tic110 durchgeführt. Ergänzt wurden diese Experimente durch eine elektrophysiologische Charakterisierung von Ionenkanälen in der inneren Chloroplasten-Hüllmembran. Sowohl in Synechocystis sp. PCC 6803 als auch in Arabidopsis thaliana konnten zwei Gene identifiziert werden, die wahrscheinlich Kaliumkanäle codieren. Das Genprodukt aus Arabidopsis ist wahrscheinlich im Chloroplasten lokalisiert und besitzt sechs putative transmembrane Durchgänge. Es ähnelt strukturell den Kaliumkanälen AKT1 und KAT1. Der potentielle Synechocystis-Kanal besitzt aufgrund von Sekundärstrukturvorhersagen Ähnlichkeit mit dem Kaliumkanal KcsA aus Streptomyces lividans und eukaryontischen Kanälen der IRK-Familie. Beide Proteine wurden als His-Tag Fusionsproteine in Baculovirus-infizierten Sf21-Insektenzellen überexprimiert und konnten in der Membranfraktion der Zellen nachgewiesen werden. Patch-Clamp-Messungen in der ’Whole-Cell’ und ’Excised-Patch’ Konfiguration an den Insektenzellen zeigten, dass keine funktionellen Kanäle in der Plasmamembran lokalisiert waren. Beide Kanäle konnten mittels nicht-ionischer Detergentien solubilisiert werden, aber nur der Synechocystis-Kanal konnte mittels Ni-Affinitätschromatographie gereinigt werden. Nach Rekonstitution des Proteins in Azolektin-Liposomen zeigte sich bei Messungen im Bilayer-System jedoch keine Kanalaktivität. Ursache hierfür ist wahrscheinlich eine zu geringe Offenwahrscheinlichkeit des Proteins oder eine nicht funktionelle Rekonstitution. Weiterhin wurden bei elektrophysiologischen Messungen mit der Bilayer-Methode Ionenkanäle in der isolierten inneren Hüllmembran von Chloroplasten untersucht. Es konnte die Existenz eines Kaliumkanals bestätigt sowie zwei bisher unbekannte Kanäle (CIMCC1 und CIMCC2) charakterisiert werden. CIMCC1 ist mäßig selektiv für Kationen (PK/PCl = 3.5), besitzt einen Haupt- und einen Unterleitwert von 680 bzw. 330 pS (in 250 mM KCl) und eine spannungsunabhängige Offenwahrscheinlichkeit von 70 %. Der Kanal könnte aufgrund seiner Eigenschaften am Transport von Aminosäuren über die innere Chloroplasten-Hüllmembran beteiligt sein. CIMCC2 ist Kationen-selektiv (PK/PCl = 5.3), besitzt einen Leitwert von 600 pS (in 250 mM KCl) und schließt bei höheren positiven bzw. negativen Membranpotentialen. Der Kanal ist durch wenige 100 nM des Präpeptids Troe33 blockierbar, weshalb er eine Rolle im Import von Proteinen in den Chloroplasten spielen könnte. Ferner konnte im Rahmen dieser Arbeit gezeigt werden, dass das Protein Tic110 nach heterologer Expression in E. coli und Rekonstitution in Liposome eine hydrophile Pore bildet, deren Eigenschaften denen von Proteinimportkanälen in der äußeren Membran von Chloroplasten und Mitochondrien ähnelt. Aufgrund einer Sekundärstrukturvorhersage und des CD-Spektrums ist, im Gegensatz zu vorherigen Annahmen, eine von b-Faltblättern dominierte Sekundärstruktur wahrscheinlich. Der durch Tic110 gebildete Kanal ist Kationen-selektiv, hat einen Leitwert von 446 pS in 250 mM KCl und einen Porendurchmesser zwischen 15 und 34 Angström. Die spannungsabhängige Offenwahrscheinlichkeit ist maximal bei kleinen Membranpotentialen und nimmt zu höheren positiven und negativen Spannungen hin ab. Weiterhin ist der Kanal durch geringe Konzentrationen des Präpeptids Troe33 (ca. 100 nM) spezifisch hemmbar. Tic110 besitzt funktionell eine starke Ähnlichkeit mit CIMCC2 in der inneren Hüllmembran, was nahelegt, dass es sich hierbei um die gleichen Proteine handelt. Ausgehend von diesen Eigenschaften ist es wahrscheinlich, dass Tic110 die Proteinimportpore der inneren Chloroplasten-Hüllmembran darstellt.

The essential gene YNL152w was previously found in a screen designed to isolate putative negative regulators of the S. cerevisiae Pkc1p pathway. Activity assays were performed with a lexA-RLM1-lacZ integrated reporter in different ynl152w truncated mutants. In contrast to the original screen, there were no differences or the activities were even lower in some mutants. To analyze the consequences of different expression levels, YNL152w was expressed under the control of the GAL1/10 promoter. Growth curves were performed under high, intermediate and low expression levels. Strikingly, both conditional strains were able to grow under repressing conditions. However, an aberrant morphology was found suggesting that the cells are indeed affected by low amounts of Ynl152w protein. A series of successive Ynl152wp C-terminal truncations was analyzed to determine cell viability and to investigate the function of the protein. Remarkably, about 2/3 of the protein were dispensable to confer viability. Microscopic analyses of constructs revealed an aberrant morphology characteristic of a cytokinesis defective mutant, with the appearance of swollen cells and formation of big aggregates. Interestingly, the phenotype was more pronounced in the larger truncations. Coherent with these results time-lapse experiments with a large truncated mutant showed a stabilization of the SH3 protein Hof1p at the bud neck. This protein is involved in septum formation and has been reported as a binding partner of YNL152w. The phenotypes observed in the truncated mutants could be attributed to the presence of 4 proline rich motifs. Such motifs have been reported to interact with SH3 domains. An internal deletion of an aspartate rich domain present in the Ynl152wp sequence also displayed a phenotype very similar to that of the largest truncations. Therefore, this domain may play an important role in Ynl152wp function.

Colicin A is a water-soluble toxin that forms a voltage-gated channel in the cytoplasmic membrane of target bacteria. In the present thesis, we aimed at studying the closed channel state, the membrane insertion mechanism, the acidic pH induced molten globule state and the interaction of colicin A in living E. coli cells. For that, we used Electron Paramagnetic Resonance (EPR) spectroscopy in combination with site-directed spin labeling (SDSL) method to explore the structural details of colicin A. The EPR studies of the membrane-bound colicin A (reconstituted into proteoliposomes) suggest the transmembrane orientation of the hydrophobic hairpin in the closed channel state. The pH dependent membrane insertion studies indicate that the membrane binding efficiency is significantly enhanced at pH < 3. Moreover, in the presence of a membrane potential, the pH induced membrane-bound state is able to open channels in the liposomes. The membrane-bound conformation (induced by acidic pH) is similar to the conformation of reconstituted colicin A which support the umbrella model for the closed channel state of colicin A. The studies on pH dependent conformational changes suggest that colicin A forms a molten globule at pH 2. The molecular details of pH induced conformational changes were analyzed by molecular dynamic simulations. The results of the MD simulations agree with the EPR results. Conformational changes of colicin A upon interaction with living E. coli cells could also be followed. Comparison between colicin A in wild type (WT) cells and tolB knock-out mutants suggest that the observed conformational changes originate from colicin A which has been already translocated to the inner membrane.

PRAT-C2 In elektrophysiologischen Untersuchungen heterolog exprimierter PRAT-C2 Proben wurde eine Kationen-selektive Kanalaktivität mit einer dreifachen Porenstöchiometrie beobachtet. Durch Variation der experimentellen Parameter und eine detaillierte Analyse der Ergebnisse konnten seitenspezifische Eigenschaften des Kanals aufgedeckt werden, die auf eine ungleiche Ladungsverteilung hindeuten. Auf der Grundlage von Strukturvorhersagen wurde ein Topologiemodell mit vier transmembranen alpha-Helices für PRAT-C2.2 aus Arabidopsis thaliana erstellt. Die zum Stroma und Intermembranraum exponierten Sequenzabschnitte weisen eine sehr unterschiedliche Verteilung geladener Aminosäuren auf. Das Schaltverhalten des Kanals wurde sowohl durch das Signalpeptid eines chloroplastidären als auch eines mitochondrialen Präproteins beeinflusst. Trotz einer Reaktion auf den spezifischen Antikörper gegen PRAT-C2.1 wurden Hinweise dafür erbracht, dass es sich bei der Kanalaktivität um eine porenbildende Kontamination aus dem bakteriellen Expressionssystem handelte. Tic110 Durch den Vergleich der Eigenschaften von Tic110, aufgereinigt aus Chloroplasten von Pisum sativum, und einer verkürzten, heterolog exprimierten Form konnte gezeigt werden, dass der porenbildende Sequenzabschnitt jenseits der ersten 96 Aminosäuren liegt. Die Kanalaktivität zeichnete sich durch ein charakteristisches Schaltverhalten aus, wobei die Schaltfrequenz durch eine Wechselwirkung mit Ca2 -Ionen beeinflusst wurde. Tic110 zeigte eine Präferenz gegenüber Kationen, die jedoch von der Konformation des Kanals abhängig war und in Anwesenheit zweiwertiger Kationen abnahm. Cu2 -Ionen führten ab Konzentrationen von 2 mM zu einem kompletten Stromblock. Ob dieser Effekt auf der Bildung einer Disulfidbrücke basiert und damit biochemische Ergebnisse bekräftigt werden, die eine Regulation durch das Thioredoxin-System im Chloroplasten vermuten lassen, konnte anhand der vorliegenden Ergebnisse nicht eindeutig geklärt werden.

Classically considered as a soluble system of enzymes, glycolysis does not conform to the known function and subcellular microcompartmentation pattern. Certain glycolytic enzymes, such as glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH) could be found at different cellular locations in animal cells, where it exhibited its non-glycolytic activities. Determination of the subcellular localization of two cytosolic GAPDH isoforms from Arabidopsis thaliana (GapC1 and GapC2), fused to Fluorescent Proteins (FP), was investigated in the transiently transformed mesophyll protoplasts, using confocal Laser Scanning Microscopy. Apart from its cytosolic distribution, the nuclear compartmentation of GapC:FP was observed in this study, as well as its punctuate or aggregate-like localization. Part of the GapC:FP foci were observed as mitochondria-associated. A further yeast two-hybrid screen with both GapC isoforms as baits allowed to identify the mitochondrial porin (VDAC3; At5g15090) as a protein-protein interaction partner. Further tests with one-on-one yeast two-hybrid and Bimolecular Fluorescence Complementation (BiFC) assays showed that the detected binding between plant VDAC3 and GapC in yeast cells was false positive. Interestingly, aldolase interacted with VDAC3, as well as with GapC in plant protoplasts, using the BiFC method. On the other hand, no such interaction could be detected in the one-on-one yeast two-hybrid assay. Thus, a model of indirect mitochondrial association of GapC via aldolase that binds directly to mitochondrial porin is proposed to occur only upon certain cellular conditions. Attempts to show the binding of Arabidopsis GAPDH to the actin cytoskeleton in vivo failed, whereas in vitro cosedimentation assays demonstrated that the fully active, recombinant glycolytic enzyme binds to rabbit F-actin. Moreover, is the presence of the GapC cofactor NAD and a reducing agent (DTT), the enzyme might exhibit an actin-bundling activity.

Die in dieser Arbeit durchgeführten Untersuchungen dienten zur Identifizierung von Faktoren, die das Zusammenspiel zwischen dem photosynthetischen Elektronentransport und den Reaktionen im Stroma koordinieren. Hierzu erfolgten Manipulationen von Elektronen- und/oder Metabolit­verfügbar­keit im Chloroplasten. Als Untersuchungsmaterial dienten zunächst isolierte Spinat-Chloroplasten unter sättigendem CO2 und Pi. Durch die Herstellung transgener Kartoffelpflanzen, welche die zentralen Elektronenverteiler Fd I und FTR über- bzw. unterexprimieren, wurde die Elektronenverfügbarkeit im Chloroplasten dann dauerhaft verändert. Auswirkungen von zusätzlichen Elektronenakzeptoren auf den Chloroplastenmetabolismus Die Zugabe von verschieden „starken“ Elektronenakzeptoren zu Chloroplasten während der „steady state“-Photosynthese bei ausreichendem Lichtangebot hatte zwei Effekte zur Folge. Ein moderater Elektronenentzug (0,2 und 2 mM OAA, 0,2 mM Nitrit) beeinträchtigte ausschließlich den Aktivierungszustand der NADP-MDH, während die Aktivierungszustände von NAD(P)-GAPDH, FBPase und PRK nahezu unverändert waren. Auch qN, der stromale Metabolitgehalt und die [14CO2]-Fixierung waren nur geringfügig beeinflußt. qP hingegen war stark erhöht. Im Gegensatz dazu inhibierten Nitrit bzw. Methylviologen in höheren Konzentrationen die [14CO2]-Fixierung. Das ATP/ADP-Verhältnis stieg an und das NADPH/NADP-Verhältnis war nahezu unverändert. Eine extreme Erhöhung war im DHAP/PGA-Verhältnis und der stromalen FBP-Menge meßbar. Die Aktivierungszustände von FBPase und NADP-MDH nahmen nach Zugabe stark ab, während die Aktivierungszustände von NAD(P)-GAPDH und PRK unbeeinflußt blieben. Zusammenspiel von Elektronenangebot und Effektoren auf die Redoxmodulation von Chloroplastenenzymen Eine Veränderung im Elektronenangebot durch variierende Lichtintensitäten verdeutlichte, daß bei höheren Lichtintensitäten ein Großteil der Elektronen nicht für die CO2-Fixierung genutzt werden kann. Parallel zur Sättigung der CO2-Fixierung stiegen FBPase- und NADP-MDH-Aktivierungszustände an, während PRK und NAD(P)-GAPDH schon bei Intensitäten von 50 µE den maximalen Aktivierungszustand erreichten. Die Zugabe von Intermediaten, die positiv bzw. negativ auf den Aktivierungszustand der einzelnen Enzyme wirken, hatten wieder bei NADP-MDH und FBPase die deutlichsten Auswirkungen. Sowohl NAD(P)-GAPDH- als auch PRK-Aktivierungszustände waren nur unter Bedingungen erniedrigt, unter denen der Elektronenfluß stark herabgesetzt ist und im Stroma wenig ATP, Triosephosphate und 3PGA vorhanden sind. Demgegenüber reagiert NADP-MDH sehr sensitiv auf Umlenkung oder Erhöhung des Elektronenflusses. Im Fall der FBPase bestehen lineare Zusammenhänge zwischen FBP-Gehalt oder aktuellem Elektronendruck und dem Aktivierungszustand des Enzyms. Die an Chloroplasten erhaltenen Ergebnisse zeigen: Die Redoxmodulation im Licht spielt weder bei PRK noch bei NAD(P)-GAPDH eine herausragende Rolle. Die Bedeutung dieses grundlegenden Regulationsmechanismus liegt für beide Enzyme im Licht/Dunkel- und Dunkel/Licht-Übergang. Durch die „feed back“-Regulation der NADP-MDH durch NADP erfolgt bei diesem Enzym immer eine direkte Rückkopplung auf die Elektronenverfügbarkeit im Stroma. Aufgrund der sensitiven Reaktion auf Änderungen im NADPH/NADP-Verhältnis stellt das Enzym einen sehr guten Marker für den im Stroma vorherrschenden Elektrondruck dar. Die sensitiven Schritte im Calvin-Zyklus stellen die FBPase und die sehr ähnlich regulierte SBPase dar. Der aktivierende Effekt von FBP auf die FBPase wird durch den Elektronendruck in der Weise beeinflußt, daß eine Erhöhung der Lichtintensität in höheren Enzymaktivitäten unter vergleichbaren FBP-Konzentrationen resultieren. Bei einer Limitierung im Elektronenangebot scheint die Aktivierung dann unabhängig vom FBP-Gehalt zu sein. Restriktionen im Calvin-Zyklus, die zu einer verminderten FBP-Bereitstellung bei hohem Elektronenangebot führen, reichen für eine Aktivierung ebenfalls nicht aus. Somit stellt der aktuelle Aktivierungszustand des Enzyms einen kombinierten Effekt aus Elektronenverfügbarkeit und FBP-Gehalt dar. Manipulation der Elektronenflüsse in vivo durch Veränderugen im Fd-Gehalt Die Transformation von Kartoffelpflanzen mit dem homologen fed 1-cDNA-Klon (diese Arbeit) in „antisense“-Orientierung bewirkte eine maximal 50%ige Reduktion im Fd I-Proteingehalt. Eine weitere Reduktion im Fd I-Gehalt scheint für die Pflanze letal zu sein. Sowohl moderat supprimierte (80-100% des Wildtyp-Gehaltes) als auch stärker supprimierte Linien (50-80%) wiesen verstärkten zyklischen Elektronentransport und eine verringerte CO2-Assimilationsrate auf, zeigten aber kein Anzeichen von O2-Reduktion. Als Schutz gegen oxidativen Stress war in den „antisense“-Linien ein verminderter Elektronenfluß nachweisbar, indem die Effizienz der Lichtnutzung von PSI und PSII vermindert war. Dabei wurden zwei Strategien deutlich, die aber beide zu weniger funktionellem PS II und verringerten Quantenausbeuten führten: In den moderaten Linien war ein extremer DpH für diesen Effekt verantwortlich, während die stärker supprimierten Linien Photoinhibition zeigten. Weiterhin trat in den „antisense“-Linien eine bis zu 25%ige Reduktion im Chlorophyllgehalt bei erhöhten Chlorophyll a/b-Verhältnissen auf. Eine solche Akklimatisierung tritt bei Pflanzen auf, die an schwache Lichtintensitäten adaptiert sind und Starklicht ausgesetzt werden. Eine Überexpression des heterologen fed 1-cDNA-Klon aus Spinat in Kartoffelpflanzen hatte gegenteilige Effekte zur Folge. Die Elektronentransportketten zwischen den Photosystemen waren weniger reduziert, die Transformanten wiesen in Kurzzeitversuchen eine bis zu 10% höhere CO2-Assimilation auf und auch die Effizienz der Lichtnutzung war erhöht. Die im Vergleich zu Wildtyp-Pflanzen stark erhöhten Chlorophyllfluoreszenz-Endsignale deuten darauf hin, daß ein größerer Anteil stromaler Akzeptoren reduziert vorliegt. Gleichzeitig war das Chlorophyll a/b-Verhältnis erniedrigt. In Abhängigkeit von der Fd I-Menge, und im Endeffekt vermutlich durch die im Stroma verfügbare Akzeptor-Menge bedingt, erfolgt eine Erhöhung bzw. Erniedrigung von qP. Der permanent erhöhte Redoxstatus zwischen den Photosystemen scheint in den Fd I-Transformanten eine Adaptation des Chlorophyll a/b-Verhältnisses in die Richtung zu bewirken, daß im Fall der Unterexprimierer eine Anpassung in Richtung Starklicht erfolgt, während die Überexprimierer eine Schwachlichtanpassung zeigen. Ein Hinweis in diese Richtung ist die gute Korrelation zwischen qP und dem Chlorophyll a/b-Verhältnis. Isolierung von ftr a- und ftr b-cDNA-Klonen aus Kartoffel und Herstellung transgener Kartoffelpflanzen Für eine Manipulation der Elektronenflüsse in Richtung Td erfolgte eine „antisense“-Transformation mit dem ftr b-cDNA-Klon aus Kartoffelblatt (diese Arbeit). Die primären Transformanten wiesen keinen Phänotyp auf. Eine Transformation im heterologen System mit dem „antisense“-ftr b-cDNA-Klon aus Spinat erwies sich als ineffektiv. Eine Überexpression des ftr b-cDNA-Klons aus Spinat in Kartoffel war erfolgreich; Pflanzen mit Cosuppression wurden nicht gefunden. Auch erfolgte in diesen Pflanzen keine Coregulation in der Expression der FTR A-Untereineinheit. Für eine Überexpression von funktioneller FTR könnte der ftr a-cDNA-Klon aus Kartoffelblatt (diese Arbeit) zusammen mit dem ftr b-cDNA-Klon transformiert werden.