Phytyl ester and triacylglycerol synthesis in plants, green algae and cyanobacteria

• Antragsteller: Professor Dr. Peter Dörmann
• Fachliche Zuordnung: Biochemie und Biophysik der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 229052062

Pflanzen, Grünalgen und Cyanobakterien sind in der Lage, Licht durch oxygene Photosynthese in chemische Energie umzuwandeln. Diese Reaktion basiert auf der Verfügbarkeit von Chlorophyll als photosynthetisch aktivem Pigment. Chlorophyll unterliegt einem Turnover-Prozess, wodurch Phytol freigesetzt wird, welches toxisch für die Zelle ist. Wir haben vor Kurzem zwei Phytylester-Synthasen (PES1, PES2) aus Arabidopsis isoliert, die zur Esterase/Lipase/Thioesterase (ELT) Familie von Acyltransferasen gehören. PES1 und PES2 bauen freies Phytol in Fettsäurephytylester ein. Hierdurch wird das Phytol aus dem Stoffwechsel entfernt. Dieser Stoffwechselweg repräsentiert einen neuen Mechanismus zur Regulation des Chlorophyll-Turnovers in Pflanzen. PES1 und PES2 produzieren Phytylester und Triacylglycerol in vitro, aber es blieb unklar, ob sie auch Triacylglycerol in vivo produzieren. Arabidopsis enthält vier weitere ELT Gene mit Sequenzähnlichkeit zu PES1/PES2, und drei orthologe Gene befinden sich in der Grünalge Chlamydomonas. Im Cyanobacterium Synechocystis findet man zwei Gene, die Teile von PES1/PES2 abdecken. In diesem Projekt werden wir die Funktion dieser Gene für den Phytylester und Triacylglycerol-Stoffwechsel in Arabidopsis, Chlamydomonas und Synechocystis untersuchen. Wir wollen herausfinden, ob der chloroplastidäre Triacylglycerol-Pool in Pflanzen abhängig von PES1/PES2 oder den anderen ELT Genen ist. Wir werden den Beitrag der PES Gene zur Triacylglycerol-Biosynthese in Chlamydomonas untersuchen und analysieren, ob sich diese Gene als Ziele für die Erhöhung des Ölgehalts in Grünalgen durch biotechnologische Ansätze eignen.Darüber hinaus wollen wir die Frage beantworten, ob der Phytylester-Syntheseweg von cyanobakteriellem Ursprung ist.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen