Die Rolle der Guanosin-Deaminase bei der Ureidproduktion in Knöllchen der Sojabohne und im Nukleotidkatabolismus von Arabidopsis

• Antragsteller: Professor Dr. Claus-Peter Witte
• Fachliche Zuordnung: Biochemie und Biophysik der Pflanzen
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 255997898

Purinnukleotide können in Pflanzen vollständig katabolisiert werden, um Nährstoffe umzuschichten. Wir haben vor kurzem ein Enzym aus Arabidopsis, Guanosin-Deaminase (GSDA), beschrieben, das in diesen Prozeß involviert ist. GSDA katalysiert die Deaminierung von Guanosin zu Xanthosin, welches in Arabidopsis ausschließlich durch GSDA synthetisiert wird. Andere Quellen von Xanthosin, wie die Dephosphorylierung von XMP scheinen nicht relevant zu sein. In Sojabohne wird allerdings allgemein angenommen, daß Ureide (Abbauprodukte der Purinbasen die als hauptsächliche Transportkomponenten für Stickstoff aus dem Knöllchen in den Sproß dienen) über die Dephosphorylierung von XMP generiert werden. Wäre dies korrekt, würde GSDA für die Ureidproduktion im Knöllchen nicht gebraucht. (1) Wir schlagen vor den Stoffwechselweg der Ureiderzeugung in den Knöllchen der Sojabohne experimentell zu untersuchen und die Rolle der GSDA in diesem Prozeß zu evaluieren.In Arabidopsis haben unsere Vorexperimente gezeigt, daß GSDA möglicherweise von zentraler Wichtigkeit für den gesamten oder zumindest den Großteil des Nukleotidkatabolismus (von GMP und auch AMP) ist. (2) Durch Metabolitanalyse einer Reihe von Einzel- und Doppelmutanten soll eine Karte des Stoffwechselweges des Purinkatabolismus erstellt werden und die Wichtigkeit von GSDA untersucht werden. Dies kann potentiell in einer völlig neuen Sichtweise des Purinkatabolismus in vivo münden.Mutanten der GSDA in Arabidopsis haben mehrere Phänotypen wie eine verringerte Keimung und eine erhöhte Empfindlichkeit gegen Dunkelstreß. (3) Eine detaillierte phänotypische Analyse von GSDA Mutanten auch in der Zusammenschau mit anderen Mutanten des Purinnukleotid-Katabolismus soll erfolgen, um die beobachteten Defekte im Kontext zu evaluieren und zu quantifizieren. Wir vermuten, daß eine defekte Remobilisierung von Zuckern zum Teil für die phänotypischen Veränderungen verantwortlich sein könnte.GSDA ist ein neuartiges Enzym, das nur in Pflanzen vorkommt. Mikroben haben strukturell ähnliche Enzyme mit einer Spezifität für Guanin. (4) Eine Kristallstruktur der GSDA von Arabidopsis soll erstellt werden anhand derer die molekulare Grundlage für die Guanosinspezifität dieses Enzyms verstanden werden kann.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen