Identifikation von Transportern und Charakterisierung ihrer Rolle im Nukleotidzucker- und Glucosinolat-Stoffwechsel in Arabidopsis thaliana

Viele Stoffwechselwege in Pflanzen beinhalten Reaktionen in unterschiedlichen Zellkompartimenten. Während die Enzyme häufig gut charakterisiert sind, ist die Mehrzahl der beteiligten Transporter unbekannt. Zur Analyse der Funktion von drei Membranproteinen, die Ähnlichkeiten zu plastidären Phosphat-Translokatoren und Nukleotidzucker-Transportern des Golgi-Apparates in A. thaliana aufweisen, wurde eine neue Methode zur Bestimmung von Transportaktivitäten etabliert. Dadurch gelang die Identifikation und biochemische Charakterisierung eines monospezifischen UDP-Galaktose-Transporters, der als AtNST-KT1 bezeichnet wurde. Wie auch die weiterhin untersuchten Proteine AtKT2 und AtKT3 ist dieser Nukleotidzucker-Transporter im Golgi-Apparat lokalisiert. Das kodierende Gen wird vornehmlich in den Geweben der Wurzel exprimiert, während für AtKT2 und -3 eine starke Expression im Pollen gezeigt wurde. Der Ausfall keines der entsprechenden Gene führte zu einem morphologisch auffälligen Phänotyp. Weiterhin wurde die Funktion der putativen Gallensäuretransporter AtBAT1-5 untersucht. Für AtBAT5 konnten auffällige Übereinstimmungen mit dem Expressionsmuster von Genen, die für Enzyme der Biosynthese aliphatischer Glucosinolate kodieren, festgestellt werden. Aufgrund der nachgewiesenen plastidären Lokalisation aller AtBAT-Proteine und des um 50% reduzierten Gehalts an aliphatischen Glucosinolaten in der AtBAT5-Knock out-Linie, wurde insbesondere für AtBAT5 eine Transportfunktion für Intermediate dieses Biosyntheseweges über die Chloroplastenhüllmembran vorgeschlagen. Die Synthese aller AtBAT-Proteine in Hefe und deren Rekonstitution in Liposomen führten bei Einsatz des eigens synthetisierten Substrates Ketomethylthiobutyrat bisher nicht zum Erfolg. Durch funktionelle Komplementationsstudien im bakteriellen System konnte ebenfalls kein Funktionsnachweis erbracht werden, jedoch gelang die Identifikation eines Gallensäureexporters aus dem Bodenbakterium C. glutamicum