Dokument: Pinoresinol-Lariciresinol Reduktasen mit unterschiedlicher Enantiospezifität

Titel:	Pinoresinol-Lariciresinol Reduktasen mit unterschiedlicher Enantiospezifität
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=4649
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20070529-150341-6
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	von Heimendahl, Cosima [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 718,8 KB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 21.05.2007 / geändert 21.05.2007
Beitragende:	Prof. Dr. Alfermann, August-Wilhelm [Gutachter] Prof. Dr. Jahns, Peter [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 580 Pflanzen (Botanik)
Beschreibung:	Lignane, welche nahezu immer als chirale Verbindungen vorliegen, stellen eine im Pflanzenreich weit verbreitete Naturstoffgruppe dar. Zellsuspensionskulturen von Linum album akkumulieren (-)-Podophyllotoxin (PTOX) und (-)-6-Methoxypodophyllotoxin zusammen mit reinem (-)-Secoisolariciresinol (SECO). Deren Vorläufer, das Pinoresinol (PINO), das bei der Dimerisierung zweier achiraler Conyferylalkohole entsteht, existiert jedoch als Enantiomerengemisch in den Zellkulturen. Dies indiziert, dass in L. album die Reaktionen von PINO über Lariciresinol (LARI)zu SECO welche von der Pinoresinol-Lariciresinol-Reduktase (PLR) katalysiert werden, die ersten enantiospezifischen Schritte in der Biosynthese des PTOX darstellen. Erstmals wurde nachgewiesen, dass Zellsuspensionskulturen von Linum usitatissimum PINO, LARI und SECO akkumulieren. Dabei konnten ebenfalls beide PINO Enantiomere, jedoch nur (+)-SECO detektiert werden, demnach scheinen auch hier die von der PLR katalysierten Reaktion die ersten enantiospezifischen Schritte zu sein. Es wurde jeweils eine PLR aus L. album (LA-PLR) und eine aus L. usitatissimum (LUS-PLR) heterolog in E. coli exprimiert und in Hinblick auf ihre Enantiospezifität untersucht. LA-PLR setzt (+)-PINO über (+)-LARI in (-)-SECO um. Dabei findet die Reduktion des (+)-LARI zum (-)-SECO erst statt, nachdem (+)-PINO vollständig umgesetzt wurde. Daraus kann geschlossen werden, dass der Schritt von LARI zum SECO der geschwindigkeitsbestimmende ist. Nach langer Inkubationszeit mit hohen Enzymmengen katalysiert die LA-PLR auch die Reaktion von (-)-PINO über (+)-LARI zu (+)-SECO. Damit konnte erstmals nachgewiesen werden, dass eine PLR die Reduktion beider Enantiomere eines Lignans katalysieren kann. Im Gegensatz zur LA-PLR bevorzugt die LUS-PLR (-)-PINO und konvertiert es über (-)-LARI zu (+)-SECO. Bei der LUS-PLR ist der geschwindigkeitsbestimmende Schritt die Reaktion von (-)-PINO zu (-)-LARI. Die schnelle Reaktion vom (-)-LARI zu (+)-SECO lässt hier auf einen niedrigen Km-Wert für (-)-LARI schließen. Im Sequenzvergleich aller bekannten PLRs konnten 3 Aminosäure-Positionen gefunden werden, welche für die unterschiedliche Stereoselektivität der PLRs verantwortlich sein könnten. Der Austausch dieser drei Aminosäuren in der LA-PLR reichte aus, um eine nahezu vollständige Umkehr der Enantioselektivität dieser PLR zu bewirken. Heterolog exprimierte PLRs aus der Modellpflanze Arabidopsis thaliana wurden auf ihre Funktionalität hin untersucht. Über Sequenzvergleiche mit bekannten PLRs und PCBERs konnte geschlossen werden, dass es sich bei AT1 und AT2 um PLRs und bei AT3 um eine PCBER handelt. Enzymtests mit dem heterolog exprimierten Protein konnten dies bestätigen. Dabei zeigt AT 1 für PINO keine Enantioselektivität. Es handelt sich um die erste klonierte PLR, welche auf der PINO Ebene enantiounspezifisch arbeitet. Mit AT 3 konnte erstmals eine PCBER gefunden werden, welche auch die Fähigkeit besitzt, PINO zu LARI zu reduzieren.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie » Entwicklungs- und Molekularbiologie der Pflanzen
Dokument erstellt am:	21.05.2007
Dateien geändert am:	21.05.2007
Promotionsantrag am:	12.01.2007
Datum der Promotion:	02.05.2007