Novel links of molybdenum metabolism to other metabolic pathways
Final Report Abstract
In den vergangenen Jahren hatte unsere Gruppe die Grundlagen des Molybdän-Metabolismus in Pflanzen und im Menschen mit über 20 teilnehmenden Proteinen aufgeklärt. Während die grundlegenden Funktionen der einzelnen Proteine zwischenzeitlich klar sind, haben wir weder genaueres Wissen zum möglichen Beitrag dieser Proteine zu anderen Stoffwechselwegen noch zur Relevanz des Molybdän-Stoffwechsels jenseits der schon bekannten metabolischen Wege. Im Jahr 2010 hatten wir eine Familie von acht Molybdäncofaktor-bindenden Proteinen (MoBP1 - MoBP8) in Arabidopsis thaliana beschrieben. Unsere Arbeitshypothese war, dass sie die Moco-Verteilung zwischen dem Moco-Donorprotein Cnx1 und den Moco-Nutzerenzymen vermitteln. Unabhängig von uns wurden diese acht Proteine von einer japanischen Gruppe als neuartige Cytokinin (CK)- aktivierende Proteine mit Namen LOG beschrieben. Deshalb war das Ziel des vorliegenden Projektes, die unerwartete Querverbindung zwischen Molybdäncofaktor-bindenden Proteinen und CK-Biosynthese, genauer zu untersuchen. Unter Bedingungen, die vergleichbar zu denen der japanischen Gruppe sind, fanden wir, dass die CK-bildende Aktivität der MoBPs unabhängig von ihrem Moco-Bindervermögen war. Auch steigenden Mengen von Moco beeinflussten nicht ihre CK-bildende Aktivität. Dieser Befund deckt sich mit strukturbiologischen Ergebnissen, die anzeigen, dass (i) das CK-bildende aktive Zentrum weit entfernt ist vom experimentell nachgewiesenen Moco-Bindeort, und (ii) beide biologischen Funktionen der MoBPs / LOGs in jedem Monomer des Dimers vorhanden sind. In einer zweiten Ptojektlinie gingen wir auf unsere Arbeitshypothese ein, dass die MoBPs zur Verteilung des Moco zwischen Moco-Biosynthese und Moco-Nutzerenzymen beitragen. Durch in vivo-Experimente (BiFC) bestimmten wir das Interaktom von MoBP2 und konzentrierten uns hierbei auf seine Downstream-Partner. Wir identifizierten als MoBP2-Ziele die Xanthindehydrogenase, vermittelt über die Moco-Sulfurase ABA3. Schlussfolgerung: Offensichtlich bedienen verschiedene MoBPs verschiedene Mo-Enzyme, was in zukünftigen Experimenten getestet werden muss. In einer dritten Projektlinie nutzten wir eine neue Klonierungsstrategie für die rekombinante Expression der MoBPs und erhielten erste Daten, die auf die Existenz eines neuartigen Moco-Intermediats hindeuten.
Publications
- Identification of a protein-protein interaction network downstream of molybdenum cofactor in Arabidopsis thaliana (2016). J Plant Phys 207, 42 - 50
Kaufholdt D, Baillie C-K, Meyer MH, Schwich OD, Timmerer UL, Tobias L, van Thiel D, Mendel RR,and Hänsch R
(See online at https://doi.org/10.1016/j.jplph.2016.10.002) - The Molybdenum cofactor biosynthesis complex interacts with actin filaments via molybdenum insertase Cnx1 as anchor protein in Arabidopsis thaliana (2016). Plant Sci 244, 8 - 18
Kaufholdt D, Baillie C-K,, Bikker R, Burkart V, Dudek C-A, von Pein L, Rothkegel M, Mendel RR, and Hänsch R
(See online at https://doi.org/10.1016/j.plantsci.2015.12.011)
