Katabolismus des Oxylipins 13-Hydroxylinolsäure (13-HOD)
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Ausgangspunkt des Projektes war die Beobachtung, dass 13-HOD und nicht LA als eigentliches Substrat der ß-Oxidation in Glyoxysomen aus etiolierten Keimlingen von Gurke und Sonnenblume dienen könnte. Die bisherigen experimentellen Befunde deuteten dabei auf einen unvollständigen Abbau und die stabile Akkumulation eines C14-Intermediats hin. Desweitern wurde vorgeschlagen, dass die Oxidation des Hydroxydien-Systems zur Ketodien-Gruppe den initialen Schritt des Abbaus von 13-HOD darstellt. Mit der hier optimierten Methodik zur Separation und Identifizierung von Intermediaten der ß-Oxidation konnten diese Annahmen überprüft werden. Es konnte tatsächlich nachgewiesen werden, dass 13-KOD aus 13-HOD gebildet wird. Desweiteren konnten um jeweils eine oder zwei C2-Einheiten degradierte Intermediate des Abbaus von 13-HOD oder 13-KOD identifiziert werden. Es konnte aber auch gezeigt werden, dass 13-KOD ein schlechteres Substrat als 13-HOD darstellt. Damit ist es unwahrscheinlich, dass die Oxidation des Hydroxydien-Systems für den Abbau von 13-HOD notwendig ist. Vielmehr stellt sie eine von mehreren möglichen alternativen Reaktionen dar. Ein Teil des Substrates wird im Zuge der ß-Oxidation komplett abgebaut, was durch das Auftreten von kurzkettigen Acyl-CoA's bewiesen werden konnte. Das konjugierte Hydroxydien-System stellt also, anders als zu Beginn der Arbeiten vermutet, keine unüberwindbare Barriere dar. Außerdem konnte die Bildung verschiedener freier Fettsäuren beobachtet werden. Ein Teil des Kohlenstoffgerüstes wird demnach zumindest unter den hier venwendeten Bedingungen aus dem ß-Oxidationszyklus ausgeschleust. Die HPLC-Profile deuten aber darauf hin, dass auch diese freien Fettsäuren einer weiteren Umsetzung unterliegen. Sie könnten entweder wieder nach Aktivierung zu den entsprechenden CoA-Estern in die ß-Oxidation eingeschleust werden, oder aber anderweitige Reaktionen durchlaufen. Diese alternativen Abbauvarianten konnten in allen untersuchten Systemen (Glyoxysomen aus etiolierten und grünen Gurkenkeimlingen und etiolierten Sonnenblumenkeimlingen) in unterschiedlichen Ausprägungen beobachtet werden. Welche der Reaktionen übenwiegt, hängt dann ebenso wie die Vollständigkeit der Umsetzung u. a. von der Qualität der glyoxysomalen Präparätion ab. Bei der Umsetzung von 13-KOD konnte die extrem schnelle Bildung einer bisher noch unbekannten Substanz zu Beginn der Reaktion detektiert werden. Auf Grund der Geschwindigkeit dieser Reaktion ist die Halbwertzeit von 13-KOD in Glyoxysomen in vivo wahrscheinlich äußerst gering. Die tatsächliche Relevanz dieser Reaktion ist allerdings noch unklar. Die Komplementationsexperimente mit Hefemutanten konnten leider nicht durchgeführt werden. Grund dafür war die Erkenntnis, dass das ursprünglich vorgesehene System nicht Indikativ für unterschiedliche Effizienzen der Energiegewinnung aus Fettsäuren ist Vielmehr werden die Wachstumsphänotypen durch die Toxizität der eingesetzten Fettsäuren und die Effizienz der Entgiftung hervorgerufen.
