Analyse der Biosynthesewege für UDP-Glucuronsäure als Vorstufe für wichtige Zellwandpolymere
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Arabidopsis venwendet zwei funktionelle Wege für die Synthese von UDP-GlcA, die die wichtigste Vorstufe für Matrixpolysaccharide der Zellwand ist. Das Ziel des Projekts ist es, die Rolle beider Synthesewege für die Pflanzenentwicklung und das Wachstum zu verstehen. Wir wollen uns auf ein Schlüsselenzym jedes Weges konzentrieren, dass eine irreversible Eingangsreaktion in den Nukleotidzuckerstoffwechsel für Zellwände katalysiert. Die Gene dieser Eingangsenzyme sind transient exprimiert und transkriptionell reguliert. Eine posttranskriptionelle Regulation durch Metaboliten ist außerdem möglich. Zwei verschiedene Szenarien sind vorstellbar: • Beide Synthesewege existieren parallel und können sich funktionell während der gesamten Lebenszyklus von Arabidopsis gegenseitig ersetzen. • Beide Synthesewege sind für die normale Pflanzenentwicklung notwendig und ein knockout eines Weges führt zu Defekten beim Wachstum. Zur Klärung der Frage, ob beide Biosynthesewege für die UDP-Glucuronsäure (UDP-GlcA) in Pflanzen notwendig sind oder sich funktionell ersetzen können wurden zahlreiche T-DNA Insertionsmutanten isoliert und analysiert. Der erste Syntheseweg benutzt nur das Enzym UDP-Glucose Dehydrogenase (UGD) und ist mit 4 funktionellen Genen im Arabidopisgenom vertreten. Einzel-knockouts sind vital und zeigen keine auffälligen Phänotypen. Eine detaillierte Expressionsanalyse mit UGD::GUS Reportergenlinien zeigt ein überlappendes Expressionsmuster insbesondere der Isoformen UGD2, 3 und 4. Daher musste mit genetischer Redundanz gerechnet werden. Als Konsequenz daraus wurde der Versuch unternommen, durch Kreuzung Doppelmutanten zu erhalten. Insgesamt wurden folgende Mutanten erzeugt: ugd1,4; ugd2,3; ugd1,3. Näher charakterisiert wurden die Doppelmutanten ugd1,4 und ugd2,3.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2007) Genome-wide analysis of the UDP-glucose dehydrogenase gene family in Arabidopsis, a key enzyme for matrix polysaccharides in cell walls. In: Journal of Experimental Botany, Vol. 58, No. 13, pp. 3609-3621
Klinghammer M, Tenhaken R
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2008. Occurrence and characterization of arabinogalactan-like proteins and hemicelluloses in Micrasterias (Streptophyta). J. Phycol. 44, 1221-1234
Eder M, Tenhaken R, Driouich A, Lütz-Meindl U
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Myo-inositol oxygenase genes are involved in the development of syncytia induced by Heterodera schachtii in Arabidopsis roots. New Phytol. 2009 Oct;184(2):457-72
Siddique S, Endres S, Atkins JM, Szakasits D, Wieczorek K, Hofmann J, Blaukopf C, Urwin PE, Tenhaken R, Grundler FM, Kreil DP, Bohlmann H
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Myoinositol oxygenase controls the level of myoinositol in Arabidopsis, but does not increase ascorbic acid. Plant Physiol. 2009 Feb;149(2):1042-1049
Endres S, Tenhaken R
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Nonradioactive enzyme measurement by high-performance liquid chromatography of partially purified sugar-1-kinase (glucuronokinase) from pollen of Lilium longiflorum. Anal Biochem. 2009 May 15;388(2);254-259
Pieslinger AM, Hoepflinger MC, Tenhaken R
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Cloning of Glucuronokinase from Arabidopsis thaliana, the last missing enzyme of the myo-inositol oxygenase pathway to nucleotide sugars. J Biol Chem. 2010 Jan 29;285(5):2902-10
Pieslinger AM, Hoepflinger MC, Tenhaken R.
