Identification of new catalytic and regulative components of purine nucleotide catabolism of Arabidopsis thaliana using a genetic screen.

• Antragsteller: Professor Dr. Claus-Peter Witte
• Fachliche Zuordnung: Pflanzenphysiologie
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 235467902

Pflanzen können Purinnukleotide vollständig katabolisieren, um den Stickstoff, der im Purinringsystem enthalten ist, zu remobilisieren. Große Fortschritte wurden in den letzten Jahren bei der genetischen Identifizierung und biochemischen Charakterisierung der Enzyme gemacht, die am Abbau der Purinnukleotide mitwirken. Allerdings konnte eine Reihe von Komponenten dieses Stoffwechsel¬weges noch nicht genetisch identifiziert werden. Des Weiteren ist über die regulativen Komponenten des Purinnukleotid-Katabolismus bisher nichts bekannt.Solche katalytischen oder regulativen Komponenten sollen durch eine genetische Sichtung identifiziert werden. Eine Urat-Oxidase T-DNA-Insertionsmutante von Arabidopsis thaliana wird hierfür einer Ethylmethansulfonat- (EMS-) Mutagenese unterzogen. Samen mit defekter Urat-Oxidase können keinen autotrophen Keimling etablieren. Der Defekt wird durch den hohen Gehalt an toxischer Harnsäure verursacht, welche während der Embrionalentwicklung im Samen akkumuliert. Dieser Phänotyp kann durch Einkreuzen von Mutanten, die einen katalytischen Defekt oberhalb der Urat-Oxidase im Katabolismus der Purin-Nukleotide haben, supprimiert werden, da in diesen Doppel-mutanten keine Harnsäure akkumuliert. Durch die Mutagenese und anschließende genetische Kartierung können daher Suppressoren gefunden werden, die die Akkumulation von Harnsäure in der Urat-Oxidase Mutante unterbinden. Dies können Gene für Enzyme dieses Stoffwechselweges oberhalb der Urat-Oxidase sein oder regulative Gene, die für Expression des Purinnukleotid -Katabolismus wichtig sind. Alternativ wäre es möglich Suppressoren zu finden, die eine Toleranz gegenüber erhöhtem Harnsäurespiegel während der Etablierung des Keimlings bewirken. Diese Gruppe umfasst Gene, deren Identifizierung den negativen Wirkmechanismus der Harnsäure im pflanzlichen Keimungsstoffwechsel erhellen könnte und damit über Pflanzen hinaus Aufschlüsse auf die toxische Wirkung der Harnsäure auch im menschlichen Metabolismus geben könnte. An die genetische Identifizierung soll eine umfassende biochemische Charakterisierung der für die Suppression ursächlichen Proteine angeschlossen werden. Analysen des Metaboloms des Nukleotidstoffwechsels von Mutanten und Doppelmutanten sollen die Funktion des Suppressors in vivo aufklären.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Person: Dr. Marco Herde