Molekulare Charakterisierung von plastidären Phosphoenolpyruvat Translokatoren und Phosphattranslokator-Homologen in Arabidopsis
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Ziel des Vorhabens war die molekulare und funktionelle Charakterisierung der beiden plastidären Phosphoenolpyruvat (PEP)/Phosphat Translokatoren aus Arabidopsis thaliana (AtPPT1, AtPPT2), über die die Plastiden mit PEP als Ausgangssubstrat z.B. für den Shikimatweg, über den Sekundärmetabolite generiert werden, versorgt werden. Die cue1-Mutante mit einem Verlust von AtPPT1 ist wachstumsretardiert, hat kürzere Wurzeln und weist einem retikulierten Blattphänotyp auf. Es konnte belegt werden, dass das verminderte Wurzelwachstum nicht auf das Fehlen von Sekundärstoffen zurückzuführen ist und dass die Phänotypen von Wurzel und Blatt unabhängig voneinander ausgeprägt werden. Der Ausfall von AtPPT1 könnte durch eine vollständig ablaufende plastidäre Glykolyse kompensiert werden und wir konnten zeigen, dass der gleichzeitige Verlust von AtPPT1 und der plastdären Enolase, über die PEP generiert wird, zu einer Embryoletalität führt. Eine activation-tagging Suppressormutanten Population wurde auf die Reversion des mutanten cue1- Phänotyps untersucht und es konnte eine Mutante isoliert werden, in der die Synthese des Metall-Chelators Nicotianamin durch die Überexpression einer Nicotianamin Synthase überexprimiert wird. Ferner wurden globale Expressionsmuster nach Induzierter Repression von AtPPT1 und nach DCG- Fütterung (die zu einer Reversion des mutanten ct/et-Blattphänotyps führt) erstellt, um frühe Ziel-Gene einer AtPPTI einschließenden Signaltransduktion zu identifizieren. Da der mutante cue1-Blattphänotyp auch über eine Fütterung mit Cytokininen aufgehoben werden kann und Cytokinine sich aus dem vom Pyruvat ausgehenden plastidären MEP-Weg ableiten, wurde geprüft, ob der PPT In den Transport von Intermediaten oder dem Endprodukt (Isopentenylpyrophosphat) des MEP-Weges eingebunden ist. Das Genom von A. thaliana besitzt zudem eine große Anzahl von Phosphat- Translokator-homologen Genen, die der Drug/Metabolite Transporter Subfamilie zuzurechen sind und die sich in verschiedene Subfamilien unterteilen. Mehrere Mitglieder der Unterfamilien wurden bezüglich ihrer Expressionsmuster und über Mutantenanalysen untersucht, ein Mitglied der sog. KT-Familie konnte als UDP- Galaktose Transporter des Endomembransystems identifiziert werden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- (2005). Solute transporters of the plastid envelope membrane. Annu. Rev. Plant Biol. 56, 133-164
Weber, A.P.M., Schwacke, R., Flügge, U.L
- (2005). Transport of isoprenoid Intermediates across chloroplast envelope membranes. Plant Biol. 7, 91-97
Flügge, U.L, Gao, W.
- (2006) Characterization of AtNST-KTI, a novel UDP-galactose transporter from Arabidopsis thaliana. FEBS Lett 580. 4246-4251
Rollwitz, I., Santaella, M., Hille, D., Flügge, U.L, Fischer, K.
- Characterization of proteins homologous to nucleotide sugar transporters in Arabidopsis thaliana. 2006
Marcella Santaella-Tenorio
- Der Einfluß eines Phosphoenolpyruvat/Phosphat Translokators der inneren Plastidenhüllmembran auf Entwicklungsprozesse in Arabidopsis thaliana. Untersuchungen an der cue1-Mutante. 2007
Tanja Löttgert
- Identifikation von Transportern und Charakterisierung ihrer Rolle im Nukleotidzucker- und Glucosinolat-Stoffwechsel in Arabidopsis thaliana. 2007
Inga Rollwitz
- (2009) Molecular and functional characterization of the plastid-localized phosphoenolpyruvate enolase (ENOI) from Arabidopsis thaliana. FEBS Letters, 583,983-991
Prabhakar, V., Löttgert, T., Gigolashvili, T., Bell, K., Flügge, U.L., Häusler, R.E.
- Phosphoenolpyruvate provision to plastids is essential for gametophyte and sporophyte development and controls seed oil content in Arabidopsis thaliana. Plant Cell,
Prabhakar, V., Löttgert, T., Geimer. S., Dormann, P., Marin, K., Vljayakumar, V., Staehr, P., Belli, K., Flügge, U.L., Häusler, R.E.
