Funktionelle Charakterisierung einer Matrix Metalloproteinase aus Tomate

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• Publisher: Cuvillier Verlag
• Year: 2011
• Print ISBN: 9783869558042
• eBook ISBN: 9783736938045
• Edition: 1

Matrix Metalloproteinasen (MMPs) steuern in zoologischen Systemen zahlreichephysiologische Prozesse, wie Embryogenese, Organogenese, Wundheilung, Zellteilung und –differenzierung. Ihre Fehlregulation führt zur Entstehung bedeutender Krankheiten wie z.B.Arteriosklerose und Krebs. In Pflanzen hingegen ist die Funktion der Enzyme erstansatzweise verstanden bzw. in Tomatenpflanzen noch ungeklärt.Die biochemischen Eigenschaften der MMP1 aus Tomate (SlMMP1) wie auch der jüngstidentifizierten SlMMP2 sind bekannt und deuten auf eine redundante Funktion der beidenProteine in vivo hin. Die Aufklärung dieser Funktion stand im Mittelpunkt der vorliegendenArbeit.Für SlMMP1 und 2 wird die Verankerung in der Plasmamembran über einenGlycosylphosphatidylinositol- (GPI-) Anker prognostiziert. In SlMMP1 überexprimierendenZellkulturen und transgenen Pflanzen konnte eine Assoziation mit Membranpräparationenbestätigt werden. Für ein SlMMP1-GFP-Fusionsprotein wurde die Lokalisation in derPlasmamembran gezeigt. Die GPI-Verankerung konnte nicht zweifelsfrei nachgewiesenwerden, jedoch wurde eine für diese Verankerung typische Abspaltung von der Membran("shedding") beobachtet.Wesentlich für die physiologische Aufgabe sind die Substrate von Proteasen. Im Rahmendieser Arbeit konnte eines der in vivo-Substrate von SlMMP1/2 identifiziert werden. Dabeihandelt es sich um die extrazelluläre Subtilase P69B aus Tomate, die von beiden MMPs invitro gespalten wird.In transgenen Pflanzen, die die MMPs aufgrund von RNA-Interferenz nicht exprimieren(RNAi-Pflanzen), kommt es zu einer massiven Akkumulation von P69B. Die RNAi-Pflanzenzeigen einen auffälligen Phänotyp, welcher sich in nekrotischen Läsionen v.a. anHypokotylen äußert, doch können Zelltodereignisse darüber hinaus auch im Rest der Pflanzenbeobachtet werden. Die transiente Expression von P69B in Blättern von Tomaten- undTabakpflanzen bestätigte die Beteiligung der Subtilase am kontrollierten Zelltod. DieBeobachtungen deuten darauf hin, dass SlMMP1 und 2 indirekt über die Spaltung von P69Beine Kontrolle über den Zelltod ausüben. Dies steht auch im Einklang mit der für P69Bbeschriebenen Rolle in der Pathogenabwehr.Bestätigung fanden diese Befunde durch die Analyse der Proteome von Wildtyp- und MMPRNAi-Pflanzen über 2D-DIGE. In RNAi-Pflanzen konnte die Anreicherung von P69Bnachgewiesen werden. Darüber hinaus erwiesen sich zahlreiche an der Stressantwortbeteiligte Proteine als signifikant hochreguliert. Hierbei handelte es sich um "klassische" PR-Proteine, Endochitinasen, Peroxidase und weitere. Auffällig war weiterhin die an der Ethylen-Biosynthese beteiligte Methionin-Synthase. Das angesprochene Phytohormon spielt eineentscheidende Rolle in Stressreaktionen; seine deutlich erhöhte Biosynthese in MMP-RNAi-Pflanzen konnte bereits nachgewiesen werden.Die Ergebnisse dieser Arbeit lassen den Schluss zu, dass es sich bei MatrixMetalloproteinasen in Tomaten um entscheidende Faktoren bei der Reaktion auf Pathogenesowie der Organisation des Apoplasten handelt. Neben dem Phänotyp der RNAi-Pflanzenbieten die hier vorgestellten Ergebnisse proteomischer Analysen hervorragende Ansatzpunktefür eine nähere Charakterisierung der Proteinfamilie.

Table of contents

• Inhaltsverzeichnis
• Zusammenfassung
• Summary
• Abkürzungsverzeichnis
• 1 Einleitung
• 2 Material und Methoden
• 3 Ergebnisse
• 4 Diskussion
• 5 Literatur
• 6 Anhang
• Dankeschön!