Funktionelle Analyse von pflanzlichen Glykosyltransferasen kleiner Moleküle mittels Aglykon Bibliotheken

• Antragsteller: Professor Dr. Wilfried Schwab; Professor Dr. Matthias Wüst
• Fachliche Zuordnung: Biochemie und Biophysik der Pflanzen ; Lebensmittelchemie ; Pflanzenphysiologie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 312032787

Die Glykosylierung von Naturstoffen ist eine entscheidende Modifikation der sekundären Pflanzeninhaltsstoffe. In Pflanzen spielt die Glykosylierung u.a. eine wichtige Rolle bei der Regulation des Hormonhaushalts, der Entgiftung von Xenobiotika und der Biosynthese, Speicherung und Funktion der Sekundärstoffe. Eine spezielle Unterklasse der weit verbreiteten Glykosyltransferase (GT) Familie katalysiert diese Reaktionen. Obwohl diese Enzyme bereits seit Jahrzehnten intensiv untersucht wurden, sind bisher nur wenige in Pflanzen charakterisiert worden. Im Gegensatz dazu haben Pflanzengenom-Projekte eine unerwartete Komplexität innerhalb dieser Familie aufgedeckt und erste Hochdurchsatz (HTS) Untersuchungen bewiesen die Substratpromiskuität der Enzyme, die die Funktionsanalyse einzelner Gene und die Ermittlung der in planta Funktionen beträchtlich erschweren. Vor kurzem haben wir jedoch ein neues Verfahren für die Identifizierung von in vivo Substraten der GTs entwickelt, auch wenn diese Substrate nicht im Handel erhältlich sind. Dieses Verfahren verwendet physiologische Aglykon-Bibliotheken, die durch Hydrolyse von natürlichen Glykosiden für das Substrat-Screening hergestellten werden und ermöglicht dadurch die zielgerichtete Entdeckung von enzymatischen Aktivitäten, die von Genen mit unbekannter Funktion kodiert werden. Die innovative Methode soll in diesem Projekt optimiert und in HTS Untersuchungen für die funktionelle Charakterisierung von GTs aus Apfel, Erdbeere, Himbeere, Trauben und Tomaten verwendet werden. Kandidatengene werden aus Genomsequenzen und verwandten Transkriptom-Daten ausgewählt, rekombinante Proteine werden heterolog exprimiert und Aglykon Bibliotheken aus verschiedenen Blatt- und Fruchtgewebe hergestellt. Mehrere Donorsubstrate werden synthetisiert und neue Glykoside strukturell identifiziert. Schließlich sollen die Funktionen der GTs in planta durch reverse genetische Ansätze überprüft werden. Das Projekt wird die physiologische Rolle von neuen GTs bei der Biosynthese von Glykosiden kleiner Moleküle aufzudecken und wird die Verwendung der GTs in biotechnologischen Prozessen zur Produktion von Lebensmittel-Zusatzstoffen ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Großgeräte: Microplate-Reader
• Gerätegruppe: 3100 Immunochemische Bestimmungsgeräte (außer Immunelektrphorese 141)