Charakterisierung eines minimierten eukaryoten Cytoplasmas - das periplastidäre Kompartiment der Diatomee Phaeodactylum tricornutum

Diatomeen besitzen zwei divergente eukaryote Cytoplasmen: (i) das Cytosol der Wirtszelle, und (ii) das periplastidäre Kompartiment (PPC), welches das reduzierte Cytoplasma eines rhodophytischen Endosymbionten (komplexe Plastide) darstellt. Letzteres findet sich bei einer Vielzahl ökologisch höchst relevanter Mikroalgen und pathogener Protisten (Apicomplexa), welche komplexe Plastiden mit vier Hüllmembranen besitzen. Über die Proteinzusammensetzung und Funktion des PPC war bisher nur wenig bekannt. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Proteinkomposition des PPC der Diatomee Phaeodactylum tricornutum über einen kombinierten in silico/in vivo Ansatz untersucht. PPC-Kandidaten wurden dabei anhand der Präsenz spezifischer N-terminaler Zielsteuerungssequenzen genomisch identifiziert und über die Expression von eGFP-Fusionsproteinen auf ihre subzelluläre Lokalisation untersucht. Insgesamt konnten dadurch in dieser Arbeit 29 neue PPC-Proteine detektiert werden, welche sowohl bereits bekannte Funktionen im PPC, wie Proteintransport (SELMA), Proteinfaltung und Metabolismus, ergänzen, als auch auf bisher unbekannte putative Prozesse im PPC hindeuten. Insbesondere sind dabei Proteolyse und Degradation, Plastidenteilung, Lipidtransfer und eine potentielle strukturelle Organisation zu nennen. In gleichem Maße relevant sind Prozesse, die im Zuge bioinformatischer Analysen nicht im PPC der Diatomee detektiert werden konnten, was für klassische eukaryote Cytoskelett- und Vesikelkomponenten, sowie typische Signaltransduktionsfaktoren zutrifft. Die Ergebnisse dieser Arbeit legen nahe, dass es sich beim PPC von P. tricornutum um ein auf natürliche Weise minimiertes eukaryotes Cytoplasma mit stark begrenzten metabolischen und zellulären Kapazitäten handelt, welches mit einem autonomen eukaryoten Cytoplasma nur wenige Gemeinsamkeiten aufweist und dessen Funktion höchstwahrscheinlich vor allem der Selbsterhaltung und Homöostase der ehemals primären Plastide dient. Ein weiteres Thema dieser Arbeit beschäftigte sich mit der Identifizierung und Lokalisation von Metabolittranslokatoren in P. tricornutum, die eine Verbindung zwischen den Stoffwechselprozessen von Wirt und Symbiont ermöglichen. Dabei gelang es mittels in silico Analysen und anschließenden in vivo GFP-Lokalisationsstudien mehrere putative Triosephosphat/Phosphat Translokatoren in den Membranen der komplexen Plastide von P. tricornutum nachzuweisen. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass diese, möglicherweise durch den Transport von Triosephosphaten, eine metabolische Kommunikation zwischen Wirt und Symbiont gewährleisten könnten