Funktionelle Charakterisierung einer Isoprenyldiphosphat-Synthase aus Arabidopsis thaliana

Abstract

Isoprenyldiphosphat-Synthasen produzieren in jedem lebenden Organismus die Vorläufer für eine Vielzahl von essentiellen Metaboliten des Primär- und Sekundärstoffwechsels. Dabei nutzen sie Isopentenyldiphosphat und Dimethylallyldiphosphat als Bausteine, um Kurzketten-Isoprenyldiphosphate wie Geranyldiphosphat (C10), Farnesyldiphosphat (C15) oder Geranylgeranyldiphosphat (C20) zu produzieren. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde der Frage nachgegangen, ob in höheren Pflanzen, wie der Modellpflanze Arabidopsis thaliana, auch längerkettigere Isoprenyldiphosphate existieren. Hierbei zeigte sich, dass die AtIDS9 (At3g29430) das 25 Kohlenstoffatome umfassenden Geranylfarnesyldiphosphat synthetisieren kann. Durch eine umfassende Charakterisierung dieses Enzymes konnten zudem ein umfassender Einblick in die Substrat- und Produktspezifität, Kinetik, Lokalisation sowie erste Anhaltspunkte über die biologische Funktion dieses Enzyms gewonnen werden.

Isoprenyl diphosphate synthases produce the precursors for a variety of essential metabolites of the primary and secondary metabolism in every living organism. Thereby they uses isopentenyl diphosphate and dimethylallyl diphosphate as building blocks to produce short chained isoprenyl diphosphates such as geranyl diphosphate (C10), farnesyl diphosphate (C15) and geranylgeranyl diphosphate (C20). In the context of this thesis the question was asked, whether longer chained isoprenyl diphosphates exist in higher plants such as the model organism Arabidopsis thaliana. At that it turned out that the AtIDS9 (At3g29430) is able to produce the 25 carbon atoms enclosing geranylfarnesyl diphosphate. A comprehensive analysis of this enzyme revealed detailed information about its substrate and product specificity, kinetics and localization within the plant as well as first hints of its biological function.