Titel:
Regulatorische Interaktionen zwischen C-und N-Stoffwechsel unter Stress
Projektleitung an der Universität Würzburg:
Beteiligte Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler:
Kurzbeschreibung:
C-und N-Stoffwechsel laufen in der Pflanze hoch koordiniert ab. Eine der zentralen Schaltstellen ist die assimilatorische Nitratreduktase im Cytosol von Blatt-und Wurzelzellen. Wir untersuchten im Rahmen des SFB 251 die Regulation der Nitratreduktase (NR) durch die Photosynthese und den C-Stoffwechsel. Wir haben zusammen mit anderen Gruppen den Mechanismus der posttranslationalen Steuerung dieses Enzymes aufgeklärt. NR wird an einem Serin (ser543 in Spinat) reversibel zu p-NR phosphoryliert. Dadurch ensteht ein Bindungsmotif für 14-3-3-Proteine. Bindung eines 14-3-3-Dimers inaktiviert NR völlig. Phosphorylierung und Dephosphorylierung wurden durch spezifische Antikörper quantifiziert, die zwischen NR und p-NR diskriminieren. 14-3-3-Bindung wurde durch Co-Immunpräzipitation bestimmt. Aktivierung (Dephosphorylierung) der NR fand statt bei aktiver Photosynthese (Blätter) und/oder bei hohen Zuckerkonzentrationen (Wurzel). Darüber hinaus wurde NR aktiviert durch Anoxia, durch zelluläre Ansäuerung, durch 5'-AMP-Analoga, durch Entkoppler und durch Chelatoren divalenter Kationen. Neben der Enzymaktivität wird durch den obigen Mechanismus anscheinend auch der Turnover des NR-Proteins gesteuert. Die in situ-Nitratreduktion hängt aber nicht nur vom Aktivierungszustand der NR ab, sondern wird auch grundsätzlich limitiert durch die cytosolische NADH-Konzentration. Wir haben zeigen können, dass dieser Regulationsmechanismus in vielen höheren Pflanzen funktioniert. Es gibt aber auch Ausnahmen. Z.B. ist die Nitratreduktase von Ricinus communis vor allem characterisiert durch eine extrem hohe Mg-Sensitivität und durch ein scharfes pH-Optimum, die anscheinend unabhängig von der Serin-Phosphorylierung sind. Klonierung und Sequenzierung von Ricinus-NR haben bisher keine Hinweise auf strukturelle Besonderheiten ergeben. Inzwischen ist das Enzym heterolog exprimiert (Pichia pastoris), und wir sind dabei, die Eigenschaften des rekombinanten Enzyms mit denen des authentischen Blattenzyms zu vergleichen (Kooperation mit Prof. R. Kaldenhoff).
Schlagworte:
NR-Regulation
Laufzeit: von 01.1999 bis 12.2000
Förderinstitution:
DFG ,Genehmigungsdatum: 06.12.1997
Publikationen: