Untersuchungen zur Modifikation von Aquaporinen aus Nicotiana tabacum

Die Aquaporine NtAQP1 und NtPIP2;1 aus Nicotiana tabacum als Vertreter der PIP1-bzw. PIP2–Proteinfamilie zeigten bei identischen Aminosäure-Sequenzen innerhalb der Selektivitätsfilter der Pore in funktionellen Tests unterschiedliche Leitfähigkeitscharakteristiken. Während NtPIP2;1 eine hohe Wasserleitfähigkeit bedingte, erhöhte sich diese für Membranen die NtAQP1 enthielten fast nicht. Diese Arbeit sollte klären wodurch dieser so deutliche funktionelle Unterschied verursacht wird. Hierzu wurden chimäre Proteine aus NtAQP1 und NtPIP2;1 generiert. Der Austausch des N-Terminus von NtAQP1 mit dem von NtPIP2;1 erhöhte die H2O-Leitfähigkeit des chimären Proteins signifikant. Die entsprechenden Aminosäuren des N-Terminus von NtPIP2;1 sind somit Teil des Mechanismus, welcher zum Funktionsunterschied führt. Zudem konnte erstmalig gezeigt werden, dass zur H2O-Leitung von NtAQP1 die direkte Interaktion mit NtPIP2;1 notwendig ist indem das molare Verhältnis von NtAQP1 und NtPIP2;1 in einem Heterotetramer in Bezug zur Wasserleitfähigkeit der Membran gesetzt wurde. Dies ist eine weitere Erklärung für die offensichtlichen Unterschiede in der Funktion. Neben Protein-Protein-Wechselwirkungen sollen posttranslationale Modifikationen wie Phosphorylierung und Protonierung die Funktion von pflanzlichen PIP beeinflussen. Nach der Überprüfung der Wirkung von Modifikationen auf die Funktion von NtAQP1 und NtPIP2;1 konnte ein regulativer Einfluss von posttranslationaler Phosphorylierung auf die Funktion der beiden Aquaporine ausgeschlossen werden. Alleine die Protonierung modulierte, durch einen noch nicht beschriebenen Mechanismus, die H2O-Leitfähigkeit von NtPIP2;1