Structural and functional diversity of the polyphenol oxidase family in dandelion (Taraxacum officinale)

Stipendiatin/Stipendiat: Dr. Mareike Dirks-Hofmeister

Pflanzliche Polyphenoloxidasen (PPOs) katalysieren die sauerstoffabhängige Oxidation von ortho-Diphenolen zu den entsprechenden Chinonen. PPOs treten fast immer in Genfamilien, kodierend für mehrere Isoenzyme, auf. Meist sind einzelne Isoenzyme in unterschiedlichen Geweben lokalisiert, werden unterschiedlich reguliert und/oder weisen unterschiedliche biochemische Charakteristika auf, so dass auf unterschiedliche Funktionen der einzelnen Isoenzyme geschlossen werden kann. In diesem Projekt sollen mehrere Isoenzyme des Löwenzahns (Taraxacum officinale) enzymatisch charakterisiert und funktionell analysiert werden. Der Löwenzahn bietet sich für diese Untersuchungen insofern an, als dass dieser zum einen eine große Vielfalt an Isoenzymen aufweist und die laticifere Pflanze zum anderen die Möglichkeit liefert, neben der Bedeutung einzelner PPO-Isoformen für die pflanzliche Resistenz auch eine mögliche Funktion im Löwenzahn-Latex zu untersuchen. Beides ist von wirtschaftlichem Interesse, da Vertreter der Gattung Löwenzahn zu den alternativen Produzenten von Naturkautschuk zählen und sich dieser hochwertige Rohstoff im Latex der Pflanze befindet. Das Wissen um unterschiedliche Funktionen einzelner PPO-Isoenzyme des Löwenzahns soll zukünftig eine Basis liefern, durch gezielte Züchtungen die Wirtschaftlichkeit der Pflanze verbessern zu können, dabei allerdings gleichzeitig die für die Resistenz verantwortlichen PPOs zu erhalten.Bisher konnten mehrere neue PPO-Gene im Löwenzahn identifiziert werden. Expressionsstudien zeigten ein hohes Maß an Regulation der einzelnen Gene unter biotischen Stressbedingungen und teilweise eine sehr spezifische Gewebelokalisation der PPOs. Sequenzanalysen und Studien zur Phylogenie zeigten ein hohes Maß an Diversität in der PPO-Genfamilie des Löwenzahns. Anhand des erstellten Expressionsmusters und des phylogenetischen Baums wurden fünf PPOs zur weiteren Analyse ausgewählt und heterolog exprimiert. Die rekombinanten Enzyme zeigen in in vitro Tests deutliche Unterschiede in ihrer relativen Substratspezifität und Regulierbarkeit. Weitere Untersuchungen sollen nun weiter aufklären, welche enzymatischen Eigenschaften die möglichen unterschiedlichen physiologischen Funktionen der einzelnen Isoenzyme in vivo definieren könnten.

Förderzeitraum:
01.06.2008 - 31.05.2011

Institut:
Westfälische Wilhelms-Universität Münster
Institut für Biochemie und Biotechnologie der Pflanzen

Betreuer:
Prof. Dr. Bruno Moerschbacher

E-Mail: E-Mail schreiben

URL: http://www.weissbiotech.com

Publikationen:

Funktionen von Polyphenoloxidasen im Löwenzahn
Funktionen von Polyphenoloxidasen im Löwenzahn