Molecular enzymology of octadecanoid signal compound biosynthesis in Arabidopsis thaliana

• Applicants: Professor Dr. Eckhard Hofmann; Professor Dr. Stephan Pollmann
• Subject Area: Plant Biochemistry and Biophysics
• Term: from 2005 to 2014
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 13000379

Octadecanoide sind als Signalstoffe bei der Herbivor- und Pathogenabwehr, der Mechanotransduktion und vielen anderen physiologischen Prozessen der Pflanzen beteiligt und werden oft erst bei Bedarf gebildet. Der Ablauf der Biosynthese ist weitestgehend verstanden, die entscheidenden Enzyme liegen kloniert vor. Aufgrund des vorhandenen Wissens besteht nunmehr die Chance, die strukturellen und molekularen Grundlagen der Biosynthese und ihrer Regulation aufklären zu können. Das vorgeschlagene Projekt fokussiert dabei auf die plastidären Reaktionen der Biosynthese von der Oxygenierung der ¿-Linolensäure bis zur Bildung der 12-oxo-Phytodiensäure (OPDA), die zugleich das erste biologisch aktive Molekül des Biosynthesewegs darstellt (Abb. 1). Durch eine Kombination molekularbiologischer, enzymologischer und proteinkristallographischer Methoden soll die Struktur und die Organisation der an der Biosynthesesequenz in Plastiden beteiligten Enzyme und ihr Zusammenwirken untersucht werden. Besonderes Augenmerk soll hierbei zunächst auf die Allenoxidcyclase (AOC) gelegt werden, da diese in Kooperation mit der Allenoxidsynthase (AOS) den entscheidenden Schritt innerhalb der Octadecanoidbiosynthese katalysiert. Über den Mechanismus der Zyklisierung linearer Hydroxyfettsäuren, die auch in tierischen Systemen vorkommt, ist in Pflanzen bisher nichts bekannt. Des Weiteren existieren weder von der AOC noch von der AOS, als einem Vertreter löslicher P450-Enzyme (CYP74A-Untergruppe), Röntgenstrukturdaten.

• DFG Programme: Research Grants