Properties and functions of plant CDP-diacylglycerol synthases
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Cytidindiphosphatdiacylglycerin-Synthase (CDS) katalysiert die Aktivierung der Phosphatidsäure zu Cytidindiphosphatdiacylglycerin, eine essentielle Vorstufe in der Biosynthese der anionischen Phosphodiacylglycerine, wie Phosphatidylglycerin oder –inosit. Diese Membranlipide sind nur Nebenkomponenten, aber unverzichtbar für die vitalen Funktionen der Zelle. In Pflanzen finden sich CDS-Isoenzyme in Plastiden, Mitochondrien und Mikrosomen. Unsere Untersuchungen zeigten, dass die CDS- Isoenzyme in Arabidopsis thaliana von fünf Genen kodiert werden. Durch alternatives Splicen und möglicherweise alternative Translationsinitiation können bis zu 10 verschiedene Isoformen gebildet werden. Die meisten Sequenzen, die die verschiedenen CDS-Isoformen kodieren, wurden in Saccharomyces cerevisiae funktional exprimiert und kompensierten den letalen Phänotyp der Hefemutante, die über keine eigene CDS-Aktivität verfügt. Nur eine CDS2- und eine CDS4-Isoform scheint keine katalytisch aktive Konformationen in Hefemembranen ausbilden zu können. Die Expression der CDS-Isoformen in pflanzlichen Zellen als Fusionsproteine mit fluoreszierenden Proteinen lieferten direkte Hinweise, dass CDS4 und CDS5 die plastidären Isoformen kodieren. Demnach kodieren CDS1 und CDS2 wahrscheinlich die konstitutiv exprimierten mitochondrialen und mikrosomalen Isoformen. A. thaliana-Mutanten, in denen nur ein CDS-Gen inaktiviert wurde, wuchsen und entwickelten sich wie Wildtyp-Pflanzen, da anscheinend der Defekt eines Gens durch ein anderes kompensiert werden kann. Dies wurde durch den Phänotyp der Doppelmutanten bestätigt, in denen sowohl das CDS4- als auch das CDS5-Gen inaktiviert wurde und die nur blass grüngelbe Blätter entwickelten. Analyse dieser Doppelmutanten lieferten weitere unabhängige Hinweise auf die essentielle Rolle des plastidären Phosphatidylglycerins für Struktur und Funktion der Thylakoide und damit für das photoautotrophe Wachstum der Pflanzen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- (2009) Lipids in plant mitochondria. In: H Wada and N Murata (eds) Lipids in Photosynthesis: Essential and Regulatory Functions, Springer Science, pp 57-76
Sadre R, Frentzen M
- (2010) Cytidinediphosphatediacylglycerin-Synthasen von Arabidopsis thaliana. Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen
Haselier A
- (2010) Two closely related genes of Arabidopsis encode plastidial cytidinediphosphate diacylglycerol synthases essential for photoautotrophic growth. Plant Physiol
Haselier A, Akbari H, Weth A, Baumgartner B, Frentzen M
