Das Glucosinolat-Myrosinase-System ist ein Verteidigungsmechanismus von Brassicales. Bei Gewebeverletzung, die durch einen Insektenangriff hervorgerufen werden kann, hydrolysieren die Myrosinasen die thioglykosidische Bindung der Glucosinolate, sodass toxische Isothiocyanate entstehen, die auch als Senföle bezeichnet werden. Spezifizierende Proteine erweitern das Produktspektrum der Glucosinolat-Myrosinase-Reaktion in Richtung alternativer Produkte. Mit dem Thiocyanat-formenden Protein aus Thlaspi arvense (TaTFP) entstehen bei der Myrosinase-katalysierten Hydrolyse von Allylglucosinolat die alternativen Hydrolyseprodukte Allylthiocyanat und 3,4-Epithiobutannitril auf Kosten von Allylisothiocyanat. Im Rahmen dieser Arbeit wurden vornehmlich Mutationsanalysen am TaTFP durchgeführt, mit dem Ziel Positionen zu identifizieren, welche die Produktbildung im aktiven Zentrum dieses spezifizierenden Proteins beeinflussen.
Aktualisiert: 2023-03-30
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Der Kleine Kohlweißling Pieris rapae ernährt sich von Pflanzen der Brassicales, die durch das Glucosinolat-Myrosinase-System geschützt sind. Eine evolutive Schlüsselinnovation dieser Schmetterlinge, das Nitril-spezifizierende Protein, erlaubt den Raupen die Nutzung dieser Futter¬pflanzen. Vom Phenylalanin abgeleitete Glucosinolate werden von den Raupen zu a-Hydroxynitrilen umgesetzt, die spontan unter Cyanidfreisetzung zerfallen. Dennoch werden die Raupen durch das Vorhandensein Cyanid-liefernder Glucosinolate in der Futterpflanze nicht negativ in Wachstum und Entwicklung beeinflusst.
Um die Schutzmechanismen von P. rapae gegen das Cyanid besser zu verstehen, stand die Metabolisierung von Cyanid im Darm von P. rapae und einigen verwandten Arten im Fokus dieser Arbeit. Dazu wurden die beiden wichtigsten Cyanidentgiftungswege auf Ebene der gebildeten Metaboliten nach Vorstufenfütterung, der involvierten Enzymaktivitäten und der zugrunde liegenden Gene analysiert. Die durchgeführten Untersuchungen beweisen eine Funktion der beiden Cyanidentgiftungsenzyme ß Cyanoalanin-Synthase und Rhodanese im Cyanidmetabolismus von P. rapae und anderen Lepidoptera-Arten.
Aktualisiert: 2020-05-11
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