Function of PsbO isoforms

Abstract

(česká verze) Oxygenní fotosyntéza je zásadní pro většinu forem života na Zemi. Rozklad vody, při kterém se uvolňuje kyslík, je zajišťován fotosystémem II (PSII), pigment-proteinovým komplexem nacházejícím se v tylakoidní membráně chloroplastů. PsbO je jeho nepostradatelná podjednotka, která se váže na transmembránové podjednotky PSII z luminální strany. Hlavní funkcí PsbO je stabilizovat a chránit manganový klastr (Mn4CaO5), na kterém probíhá rozklad vody. Pravděpodobně má však i další, doplňkové funkce. Tyto doplňkové funkce mohou být rozdílné u izoforem proteinu PsbO, což bylo navrženo pro huseníček (Arabidopsis thaliana), který exprimuje dva geny kódující proteinové izoformy PsbO1 a PsbO2. Tato dizertační práce je zaměřena na doplňkové funkce PsbO s důrazem na rozdíly mezi izoformami. Analýzou sekvencí psbO jsme zjistili, že kromě huseníčku exprimuje dva geny psbO i mnoho dalších druhů rostlin. Zajímavé je, že duplikace genu psbO proběhla mnohokrát nezávisle, typicky ve společném předkovi současných čeledí krytosemenných rostlin. Nicméně izoformy PsbO se přesto liší na podobných místech struktury. To naznačuje, že u PsbO mohlo proběhnout paralelně u různých linií podobné rozrůznění funkcí. Biochemická charakterizace PsbO ze zelené řasy Chlamydomonas reinhardtii a dvou izoforem PsbO z bramboru...

(English version) Oxygenic photosynthesis is crucial for most forms of the life on the Earth. The splitting of water and evolution of oxygen is conducted by photosystem II (PSII), a multi-subunit pigment- protein complex embedded in the thylakoid membrane. PsbO is an indispensable subunit of PSII, bound to its transmembrane subunits from the luminal side. The main function of PsbO is to stabilise and protect Mn4CaO5 cluster where the water splitting occurs. However, it has probably also some auxiliary functions. These additional functions might be different for isoforms of PsbO proteins, as suggested for Arabidopsis thaliana, which expresses two genes encoding protein isoforms PsbO1 and PsbO2. This thesis studies auxiliary functions of PsbO with a focus on functional differences between PsbO isoforms. We found that besides Arabidopsis thaliana, also many other plant species express two psbO genes. Interestingly, the duplication of psbO gene occurred many times independently, generally at the roots of modern angiosperm families. In spite of this, the PsbO isoforms differ at similar sites in the protein structure, suggesting that similar subfunctionalisation of PsbO isoforms occurred parallelly in various lineages. Biochemical characterisation of PsbO from green alga Chlamydomonas reinhardtii and...