Regulation of pantothenate biosynthesis in plants
Final Report Abstract
Coenzym A (CoA) ist ein sehr gut untersuchter, essentieller Cofaktor in allen Organismen, aber die physiologische Bedeutung des CoA Metabolismus wird in ihrer Gesamtheit erst langsam erkennbar. Der bakterielle CoA Biosyntheseweg ist vollständig aufgeklärt, aber es gibt Lücken im Verständnis der CoA Biosynthese in Pflanzen. Mit Hilfe einer Arabidopsis knockout Mutante wurde gezeigt, dass die Synthese des CoA-Vorläufers Pantothenat (Vitamin B5) auf das Enzym Pantothenat Synthetase angewiesen ist und dass alternative Synthesewege vermutlich nicht vorhanden sind. Pflanzliche Pantothenat Synthetasen haben im Gegensatz zu bakteriellen Homologen allosterische Eigenschaften, die zwar keine Basis für die biochemische Regulation der Pantothenatbiosynthese ergeben, aber eine Adaptation an die Kompartmentalisierung dieses Synthesewegs in Pflanzen darstellen könnten. Vergleichende kinetische Studien an Pantothenat Synthetasen aus Arabidopsis und E. coli führten zu einem Modell, in dem die Produktion des Vitamins in Pflanzen durch die Bereitstellung der Substrate im Cytosol kontrolliert wird. Unterstützt wird dieses Modell durch den Befund, dass die Pantothenat Synthetase Aktivität in Arabidopsis nicht limitierend für die Produktion von Pantothenat ist. Hinweise auf einen Abbauweg für Pantothensäure in Arabidopsis wurden nicht erhalten. Mit Mitteln der komparativen Genomik konnten der CoA Syntheseweg in Archaeen rekonstruiert und ein Gesamtszenario für die Evolution der CoA Biosynthese abgeleitet werden.
Publications
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Genschel U (2004) Coenzyme A biosynthesis: reconstruction of the pathway in archaea and an evolutionary scenario based on comparative genomics. Mol Biol Evol 21: 1242-1251
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Jonczyk R, Genschel U (2006) Molecular adaptation and allostery in plant pantothenate synthetases. J. Biol Chem. 281: 37435-37446
