Strukturelle und funktionelle Charakterisierung von ATP-Synthasen und OxPhos-Komplexen in Tieren und Pflanzen

In der vorliegenden Dissertation wurden ATP-Synthasen, OxPhos-Komplexe und Superkomplexe in Mitochondrien von Säugetieren und der Grünalge Chlamydomonas reinhardtii funktionell analysiert und die Chloroplasten-ATP-Synthase aus Spinat (Spinacia oleracea) strukturell charakterisiert. Für die Untersuchung der Komplexe der oxidativen Phosphorylierung (OxPhos-Komplexe) von Säugetieren wurden Mitochondrien aus Herzgewebe von Rind, Schwein, Wildschwein, Reh, Maus, Ratte (Wistar und Fischer) und aus Nierengewebe von Reh isoliert. Die Enzymkomplexe wurden mit dem milden Detergens Digitonin aus der Lipidmembran gelöst (solubilisiert) und mittels einer blau-nativen Gelelektrophorese (BN-PAGE) nach ihrer Größe aufgetrennt. Der Vorteil dieser Methode liegt darin, dass die enzymatische Aktivität und die dreidimensionale Struktur der Proteine ebenso wie Protein-Protein Wechselwirkungen erhalten bleiben. Eine Analyse der Atmungskettenkomplexe erfolgte durch In-Gel Aktivitätstests. Bei diesen Tests katalysiert der enzymatisch aktive Proteinkomplex die Bildung eines farbigen Präzipitats, dass auf der jeweiligen Gelbande detektiert werden kann. Bei den OxPhos-Komplexen aus isolierten Rinderherzmitochondrien war wie in vorherigen Arbeiten von Schäfer et al. zu beobachten, dass sich die Komplexe I, III2 und IV zu übergeordneten Strukturen, den sogenannten Superkomplexen (SC), zusammenlagern. In der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass auch bei Mitochondrien aus Schwein-, Wildschwein-, Reh-, Mäuse-, Rattenherz und Rehniere die Superkomplexe III2IV1, I1IV2, I1III2 (a), I1III2IV1 (b), I1III2IV2 (c) und I1III2IV3 (d) auftreten. Anhand der Intensität der Coomassie-gefärbten Banden und des gebildeten Präzipitats war zu erkennen, dass Komplex I hauptsächlich in Form von Superkomplexen gebunden ist und Komplex IV zu einem großen Teil als individueller Komplex vorliegt. Aus diesen In-Gel Aktivitätstests wurden mit der Software Delta 2D die relativen spezifischen Aktivitäten der Komplexe I und IV in dem BN-Gel ermittelt. Bei allen ...