Anreicherung und Charakterisierung von O-Methyltransferasen aus Arabidopsis thaliana

Abstract

Ziel der Arbeit war die Anreicherung spezifischer Enzymfamilien des pflanzlichen Metabolismus. Mit Hilfe der Capture Compound Mass Spectrometry (CCMS) war eine Anreicherung und Bestimmung einiger Vertreter der mit S-Adenosyl-L-Methionin bzw. -Homocystein interagierenden Proteine direkt aus Proteinrohextrakten von Arabidopsis thaliana möglich. Im Falle der beispielsweise in jungen Blütenknospen abundanten O-Methyltransferasen (OMTs) AtOMT1, AtCCoAOMT1 und AtTSM1 wurden, übereinstimmend mit den bekannten Funktionen, die organ- und entwicklungsspezifischen Vorkommen nachgewiesen. Die parallele Entwicklung von Nitrocatechol-Sonden basierte auf Inhibitoren der tierischen Catechol OMTs, welche den pflanzlichen kationenabhängigen Caffeoyl-CoA OMTs ähneln. Hier konnte in ersten Anreicherungsexperimenten eine tendenzielle Differenzierung zwischen kationenabhängigen und kationenunabhängigen OMTs gezeigt werden. Weiterhin war ein Vertreter der Caffeoyl-CoA OMTs, die AtCCoAOMT3, mittels CCMS kaum in Wurzeln erfassbar. Bestätigend konnten durch qRT-PCR geringe Transkriptmengen nachgewiesen werden. Als potentielle Substrate dieses Proteins sind Phenylpropane denkbar. Zusätzlich zeigte eine T-DNA-Insertionsmutante phenotypisch eine verringerte Keimungsrate unter Salzstress.

The aim of this thesis was the enrichment of specific enzymes of the plant metabolism. Capture Compound Mass Spectrometry (CCMS) enabled the enrichment and detection of some members of S-Adenosyl-L-methionine or -homocysteine interacting proteins directly from crude extracts of Arabidopsis thaliana. In case of the three O-methyltransferases (OMTs), AtOMT1, AtCCoAOMT1 and AtTSM1 the organ and developmental specific distribution was proven according to the literature. The simultaneous development of nitrocatechol probes based on inhibitors of the mammalian Catechol OMTs, which are similar to the plant cation-dependent caffeoyl-CoA OMT-like proteins. Here, first enrichment experiments indicated a tentatively differentiation between cation-dependent and cation-independent OMTs. Furthermore, one member of the CCoAOMTs, AtCCoAOMT3, was barely detectable in roots by CCMS. Confirmatively a low transcript level was obtained by qRT-PCR. Biochemical analysis revealed phenylpropanoids as potential substrates of this protein. The corresponding T-DNA insertion line showed a reduced germination under salt stress conditions.