… (Zhang et al., 2009), forårsagede alvorlige problemer for karakteriseringen af Flv4- og Flv2-proteinerne. Det blev først spekuleret i, at en sådan membranassociation sker via Sll0218-proteinet, som er et integralt membranprotein med fire forudsagte transmembranhelixer. Det viste sig imidlertid ikke at være tilfældet, da Flv4 stort set forblev i membranfraktionen, selv i fravær af Sll0218-proteinet (D fl v2 , D sll0218-19 og D sll0218- 19/ fl ag – fl v4-mutanterne) (data ikke vist). Desuden er Sll0218-proteinet associeret med et stort membrankompleks uafhængigt af Flv2/Flv4-heterodimeren ( figur 4). Endelig blev Sll0218-proteinet lokaliseret til thylakoidmembranen ved at ændre to-fase-partitioneringsmetoden til membransubfraktionering, mens Flv4 og Flv2 i dette system har tendens til at være associeret med plasmamembranen (Figur 2D). Sidstnævnte associering syntes at være stærkt kationafhængig (figur 2B og 2C). En lignende opførsel blev for nylig rapporteret for et andet Synechocystis-protein, selv om mekanismen for membranassocieringen er uklar (Carmel et al., 2011). Baseret på Flv2/Flv4 heterodimermodellen og sekvenstilpasningen blev der genkendt nogle formodede metalbindingssteder, der involverer His-, Asp- og Glu-rester, på proteinets overflade. Der blev også fundet overfladebundne metaller i homologe strukturer. F.eks. har fl avodoxin-lignende domæne fra Synechococcus sp (PDB ID: 3HLY) et Ca 2+ , og M. thermoacetica FprA (PDB ID: 1YCF, 1YCG og 1YCH) har flere Zn 2+ bundet på overfladen (Silaghi-Dumitrescu et al., 2005). Metalionerne på strukturerne stammer fra krystalliseringsopløsningen, men nogle af de metalbindende rester er bevaret eller substitueret med lignende rester i vores model (se Supplemental Table 2 online). Tilsammen kan disse rester være ansvarlige for den kationafhængige tilknytning af Flv2 og Flv4 til membranfraktionen. Baseret på analyse af modellens elektrostatiske overfladepotentiale har Flv4-monomeren en mere negativt ladet overflade (Figur 8B) og indeholder flere formodede metalbindingssteder på overfladen end Flv2-monomeren (se Supplemental Table 2 online). I betragtning af, at den kationkoncentration, der er anvendt i isolationsbufferen, er meget højere end de reelle fysiologiske forhold (figur 2B til 2D), kan bindingen af Flv2/Flv4 til membranen in vivo være forbigående og reversibel. Flv2/Flv4’s speci fi kation til plasmamembranen ved cellebrud (figur 2D) kan også have relation til dens overfladeladning, da plasmamembranens indre overflade er mere neg- ativ end thylakoidmembranen med den højre side udad (Barber, 1982; Körner et al., 1985). Imidlertid kan thylakoidmembranens overfladeladning ændres dramatisk under fotosyntesen, hvilket kan formidle transitbinding af Flv2/Flv4 også med thylakoidmembranen. Sll0218-proteinet blev entydigt lokaliseret til et højmolekylært kompleks i thylakoidmembranen. Den mærkelige opførsel af Sll0218-proteinet i det konventionelle tofasede fordelingssystem af membransubfraktionerne tyder imidlertid på, at Sll0218-proteinet ikke er jævnt fordelt i thylakoidmembranen. Det er forbundet med et stort kompleks, som kun er marginalt mindre end den store PSII-dimer. De- creation af forholdet mellem PSII-dimer- og PSII-monomer-komplekser sker kun i de mutanter, der mangler Sll0218-proteinet ( D sll0218-19 og D fl v4 ), men ikke i D fl v2 (figur 5, tabel 1). Derfor postulerer vi, at Sll0218 kan fungere som en chaperon i stabiliseringen af PSII-dimeren, der er samlet under betingelser med luftniveau af CO 2 . Selv om PSII-komplekset er blevet isoleret både i monomer og dimer form (Rögner et al., 1987; Hankamer et al., 1997; Adachi et al., 2009), er det almindeligt accepteret, at PSII-komplekset in vivo fungerer som en dimer i cyanobakterier såvel som i højere planter (Hankamer et al, 1999; Kuhl et al., 2000), mens det monomere PSII kan være et mellemprodukt i forbindelse med den normale samling og reparation af PSII (Aro et al., 2005; Nixon et al., 2010). Selv om der er blevet sat spørgsmålstegn ved in vivo dimerisering af PSII i cyanobakterier på grund af brugen af detergenter til solubilisering og in vitro-analyse af thylakoidkomplekserne (Takahashi et al., 2009; Watanabe et al., 2009), er der overbevisende beviser for dimerdannelse ved hjælp af mutanttilgange. Faktisk er de små PSII-subenheder PsbM og PsbT, der er placeret i monomer-monomer grænsefladen, blevet vist at være afgørende for korrekt samling og reparation af PSII (Ohnishi og Takahashi, 2001; Iwai et al., 2004; Bentley et al., 2008). Da Sll0218-proteinet kun udtrykkes under lave (dvs. luftniveau) CO 2 -forhold, postulerer vi, at samlingen af PSII-dimere adskiller sig afhængigt af tilstedeværelsen eller fraværet af Sll0218-proteinerne (se nedenfor). Optimering af fotosyntesen kræver nøje regulering mellem absorption og omdannelse af solenergi til kemisk energi og udnyttelsen af denne energi i nedstrøms metaboliske veje. For akvatiske fotoautotrofer, som f.eks. cyanobakterier, er CO 2 et vigtigt, men ofte de fi cient substrat. I naturlige miljøer resulterer utilstrækkelig tilgængelighed af CO 2 , især i kombination med høj bestråling, i et højt excitationstryk på fotosystemerne (Huner, 1998) og begrænser fotosyntesens hastighed. For at klare dette er flere CO 2 -koncentreringsmekanismer stærkt induceret ved lave Ci-forhold i cyanobakterier for at øge CO 2 -koncentrationen omkring ribulose-1,5-bis-fosfatcarboxylase/oxygenase og samtidig inducere cyklisk elektronflugt for at generere mere ATP (gennemgået i Kaplan og Reinhold, 1999; Giordano et al., 2005; Badger et al., 2006; Price et al., 2008). Mikroarray- og proteomiske undersøgelser har afsløret et lav-CO 2 -stimon (Wang et al., 2004; Eisenhut et al., 2007; Battchikova et al., 2010), der også omfatter operonet sll0217-19 ( fl v4- fl v2 ), som reguleres lige så kraftigt som de inducerbare CO 2 -koncentreringsmekanismegener. Generne fl v2 og fl v4 har også en høj lysrespons (Hihara et al., 2001; Zhang et al., 2009). Fl v4- og fl v2-inaktiveringsmutanterne afslørede en høj modtagelighed for fotoinhibering af PSII under luftniveau af CO 2 -forhold (Zhang et al., 2009). Desuden afslørede vores nylige undersøgelser af operonets udtryk en stram regulering af dette operon fl v4- fl v2 af små regulatoriske RNA’er (M. Eisenhut, J. Georg, S. Klähn, I. Sakurai, H. Silén, P. Zhang, W.R. Hess, og E.-M. Aro, upublicerede data). En så stærk induktion og regulering af antisense RNA’er af fl v4- fl v2 operonet sammen med observeret beskyttelse af PSII under luftniveau af CO og høj …