Funktion und Synthese von Vitamin E (Tocopherol) in Arabidopsis thaliana
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die Biosynthese von Tocopherol (Vitamin E) ist in den Chloroplasten der Pflanzen angesiedelt. In diesem Projekt haben wir den Ursprung von Phytol, einem Substrat der Tocopherol-Synthese, und die subplastidäre Verteilung der Enzyme der Tocopherol Synthese untersucht. Arabidopsis Mutanten mit Störungen Im Chlorophyll-Abbau wurden analysiert um herauszufinden, ob Phytol aus dem Chlorophyll-Abbau für die Tocopehrol Synthese venwendet wird. Es stellte sich jedoch heraus, dass die Gene CHL1 und CHL2, von denen man zuvor annahm, dass sie für "Chlorophyllasen" kodieren, nicht am in vivo Abbau von Chlorophyll beteiligt sind. Die Analyse der pao7 Mutante und der stay-green RNAi Linien zeigte, dass Tocopherol- und Fettsäurephytylester-Synthese in Pflanzen mit verminderter Chlorophyll-Degradations-Kapazität reduziert Ist. Daraus folgt, dass zumindest ein Teil des Phytols für die Tocopherol- und Fettsäurephytylester-Synthese aus dem Chlorophyll-Abbau stammt. Weiterhin wurde eine Arablodpisis Mutante für Geranylgeranyl Reduktase (ggr) isoliert. In dieser Pflanze akkumuliert Geranylgeranyl-Chlorophyll an Stelle von (Phytol)-Chlrophyll. Allerdings findet man in ggr nicht die Geranylgeranyl Äquivanlente für Tocopherol (Tocotrienol), Phyllochinon (Menachlnon) oder Fettsäurephytylester (Fettsäuregeranylgeranylester). Daher ist die Chlorophyll Synthase das einzige Enzyme, das Geranylgeranyl für Prenyllerungen verwenden kann. Überexpression von VTEI führt zu einem Anstieg von Tocochromanolen in Arabidopsis Blättern. Hier zeigen wir an Hand von elektronenmikroskopischen Unterschugen, dass die Anzahl der Plastoglobuli in den Chloroplasten stark erhöht Ist. Diese Ergebnisse zeigen eindeutig, dass es einen engen Zusammenhang zwischen dem Tocochromanol-Stoffwechsel und der Plastoglobuli-Entwicklung gibt.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2007) Functional diversity of tocochromanols in plants. Planta 225, 269-275
Dörmann P.
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(2007) Nitrogen deficiency in Arabidopsis affects galactolipld composition and gene expression and results in accumulation of fatty acid phytyl esters. Plant J. 49, 729-739
Gaude N., Brehelin C., Tischendorf G., Kessler F. and Dörmann P.
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(2007) The chlorophyllases AtCLHI and AtCLH2 are not essential for senescence-related chlorophyll breakdov\/n in Arabidopsis thaliana. FEBS Lett. 581,5517-5525
Schenk N., Schelbert S., Kanwischer M., Goldschmidt E.E., Dörmann P. and Hörtensteiner S.
