Die Regulation des antioxidativen Systems in höheren Pflanzen
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Zusammenfassung
Pflanzen sind einer starken Belastung durch oxidativen Stress ausgesetzt. Da die Bildung reaktiver Sauertoffspezies weder vermeidbar noch verzichtbar ist, verfügen Pflanzen über ein leistungsfähiges und differenziert reguliertes antioxidatives System.
Um cytosolischen oder plastidären oxidativen Stress auszulösen, wurde Nicotiana tabacum var. BelW3 mit Oxyfluorfen bzw Paraquat behandelt. Hierbei wurde -abhängig vom der Form des oxidativen Stresses- eine modulierte Veränderung des antioxidativen Systems beobachtet. Eine transgene Linie mit Überexpression einer bakteriellen Glutathionreduktase aus E. coli zeigte eine gegenüber dem Wildtyp veränderte Stressresistenz in Abhängigkeit vom applizierten oxidativen Reiz. Zusätzlich zum exprimierten Fremdgen war in der transgenen Linie die Expression weiterer antioxidativer Gene verändert.
Ferner wurde die Beteiligung von Glutathion S-transferasen (GSTs) an der pflanzlichen Stressabwehr untersucht. GSTs vermitteln die Konjugation und den Abbau von elektrophilen, meist toxischen Substraten. Unter peroxidierenden Bedingungen, z.B. nach Akkumulation photodynamischer Tetrapyrrole, wurden spezifische Isoformen der GSTs induziert. GSTs banden Tetrapyrrole hochaffin, setzten diese aber nicht enzymatisch um. Einige der untersuchten Isoformen waren in der Lage, die Autoxidation des Protoporphyrin zum phytotoxischen Protoporphyrin zu unterbinden. Des weiteren verminderten andere Isoformen die oxidative Degradation des Hämin. Dies deutet auf eine Rolle der GSTs als Binde- und Schutzproteine im Tetrapyrrolstoffwechsel der Pflanze hin.
Zusammenfassung in einer weiteren Sprache
Oxidative stress is a severe impact plants have to deal with, since it is both inevitable and indispensable. Therefore, they developed a highly balanced network to cope with reactive oxygen species.
To provoke cytosolic or plastidic oxidative stress, Nicotiana tabacum var. BelW3 was treated with Oxyfluorfen or Paraquat, respectively. Components of plants antioxidative system were shown to be modulated in a distinct manner depending upon the oxidative stimulus applied. A transgenic plant overexpressing a bacterial glutathione reductase from E. coli exhibited altered stress resistance, depending upon the type of oxidative stress applied. In addition to transcription of the foreign gene, alterations in the expression of other antioxidative genes occured.
Another line of research did cope with the role of glutathione S-transferases (GSTs) in oxidative stress. GSTs are known to be associated with the disposal of xenobiotics. They were proven to be induced under peroxidative conditions, i.e. due to the accumulation of photodynamic tetrapyrroles. GSTs did bind tetrapyrroles with high affinity but did not form a glutathione conjugate. Specific isoforms were able to prevent the autoxidation of protoporphyrinogen to the phytotoxic protoporphyrin. Moreover, some GSTs reduced the oxidative degradation of hemin. This points to a specific ligand role of distinct GST isoforms to protect tetrapyrroles in the plant cell.
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ISO 690
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