Steigerung der Pflanzenproduktivität
Phytohormone koordinieren das Wachstum und die Entwicklung von Pflanzen und sind deshalb für die Nahrungsmittelproduktion von großer Bedeutung. Damit ein Phytohormon voll funktionsfähig sein kann, wird ab mehreren Punkte seiner Entstehung Arabinose-Zucker hinzugefügt (Arabinosylierung). Die Identifizierung von Enzymen, die Hormonen verändern, könnte bei der Synthese von aktiven Signalpeptiden für die Verwendung als landwirtschaftliche Werkzeuge helfen. Das Projekt EXHOMO (Glycosylation of peptide hormones and extensins from the model plant Arabidopsis thaliana and in-vitro synthesis of glycosylated peptides) untersuchte die beiden Peptidhormone PSY1 und CLV3. Die Forscher verfolgten auch das biochemische Schicksal der Hormone, da sie große innere Membran-Transportsystem der Zelle, den Golgi-Apparat (GA), durchlaufen. Mindestens zwei Enzyme wurden identifiziert: der an der PSY1-Glykosylierung beteiligte H+-gekoppelte Aminosäuretransporter, HPAT1, sowie RRA3, das sehr wahrscheinlich Teil des Prozesses ist. Mittels freier Elektrophorese wurden die Protein-Modifikationen an Extensinen im Golgi-Apparat bestimmt. Die gesammelten Daten weisen darauf hin, dass eine effiziente Arabinosylierung von Peptidhormonen in vitro erreicht werden kann, wenn die Substrate zuerst hydroxyliert wurden. Die Ergebnisse zeigen auch, dass die Lipidzusammensetzung der Membran in unterschiedlichen Kammern im GA wahrscheinlich eine Schlüsselrolle bei der Lokalisierung von membran-assoziierten Proteinen spielt. Freie Elektrophorese zeigte auch, in welchen Unterkammern es zu Proteinstrukturveränderungen kommt. EXHOMO identifizierte erfolgreich viele der Wissenslücken zu biochemischen Kaskaden für die in-vitro-Produktion von zwei wichtigen Phytohormonen. Die Arbeit hat offensichtliche Anwendungen in der Landwirtschaft und Pflanzenzucht, um die wachsende Notwendigkeit einer verstärkten Pflanzenproduktion zu erfüllen.
Schlüsselbegriffe
Pflanzenproduktivität, Glykosylierung, Phytohormon, Arabinose, Enzym, Golgi-Apparat, Extensin
