Die erste funktionelle Charakterisierung einer eukaryot kodierten Bilin Lyase

Das Nukleomorph Genom der Cryptophyte Guillardia theta stellt ein Modell für nukleäre Kompaktierung dar und ist eines der kleinsten bekannten eukaryoten Genome. Seine 30 Gene für plastidäre Proteine werden als ein Grund für die derzeitige Erhaltung des Nukleomorphs angesehen. Die Charakterisierung der bislang funktionell unbekannten plastidären Proteine ist daher von höchstem Interesse. Im Rahmen dieser Arbeit konnte das auf Chromosom 1 des Nukleomorphs kodierte Protein Orf222 als funktionelles Ortholog einer spezifischen Bilin Lyase eines Cyanobakteriums charakterisiert werden. Auch konnte durch die Komplementation gezeigt werden, dass einzig ein fehlendes Bilin für den komplexen Phänotyp einer Insertionsmutante verantwortlich ist. Das cryptophytische Protein Orf222 fungiert im heterologen System des Cyanobakteriums Synechocystis sp. PCC6803 als Lyase für die Ligation eines Phycocyanobilins an Position Cystein-155 der Phycocyanin β-Untereinheit. Im homologen System der Cryptophyte ist trotz der abweichenden Pigmentkomposition, deren Lokalisation und Organisation eine Lyase-Funktion zu postulieren. Dort kommt es demnach durch das Protein Orf222 zur Ligation eines Phycoerythrocyanins an die homologe Position Cystein-158 der Phycoerythrin β-Untereinheit. Das Protein Orf222, nunmehr als CpeT zu bezeichnen, zeigt durch die funktionelle Aktivität im heterologen System eine eindeutige Regioselektivität in Bezug auf die homologe Cystein-Bindestelle, aber deutlich weniger Spezifizierung auf das jeweilige Bilin und das Apoprotein. Dies ist charakteristisch für cyanobakterielle monomere T-Typ Lyasen, zu welchen das Protein nun gezählt werden kann. Phylogenetische Analysen zeigen eine engere Verwandtschaft des Proteins Orf222 mit homologen Proteinen aus anderen Cryptophyten und Rhodophyten als mit cyanobakteriellen oder pflanzlichen Vertretern. Die cyanobakteriellen Vertreter lassen sich in vier monophyletische Gruppen einteilen, welche mit einem spezifischen Biliprotein und dem genetischen Kontext des jeweiligen Gens in Korrelation steht. Das Nukleomorph-kodierte CpeT (Orf222) Protein aus Guillardia theta stellt die erste funktionell charakterisierte Bilin Lyase eines eukaryoten Organismus dar und leistet einen weiteren Beitrag zur Aufklärung Nukleomorph-kodierter Proteine