Biosynthese und Funktion von Pterinen in Pilzen und Pflanzen Photorezeption und Signaltransduktion Dr. Josef Maier, Prof. Dr. Helga Ninnemann

Blaulicht-stimulierte VerstΣrkung von Konidienbanden bei Neurospora

Forschungsschwerpunkt

Pterine (Tetrahydrobiopterin, Molybdopterin, FolsΣure spielen eine wichtige Rolle als Kofaktoren von aromatischen AminosΣure-Monooxygenasen (Neurotransmitter-Biosynthese, Melanin- und Melatonin-Biosynthese) und NO-Synthase (Tetrahydrobiopterin), von Nitratreduktase (Nitrat-Assimilation), Xanthinoxidase und Aldehydoxidase (Phytohormon-Biosynthese) (Molybdopterin) sowie die FolsΣure im C1-Stoffwechsel (Purin- und AminosΣure-Biosynthesen) und als Chromophor in Blaulichtphotorezeptoren (DNA-Photolyasen und pflanzliche Blaulichtphotorezeptoren). Neben Pterinen sind auch Flavine an der Photorezeption beteiligt. Die Pteringlykoside von Cyanobakterien werden als m÷gliche UV-Schutzsubstanzen gehandelt.

Wir untersuchen Vorkommen, Biosynthese und Funktion der Pterine in Pflanzen und Pilzen - insbesondere deren Beteiligung an der Lichtsignalrezeption mittels Blaulichtphotorezeptoren und die Biochemie der Signaltransduktion bei Pilzen, Algen und h÷heren Pflanzen. Dazu werden die an der Biosynthese der Pterine beteiligten Enzyme isoliert, charakterisiert, kloniert und deren Regulation untersucht. Mit chemischen Inhibitoren und Mutanten der Pterinbiosynthese und von Signaltransduktionsschritten wird die Signalkette vom Lichtrezeptor zur physiologischen Reaktion entschlⁿsselt.

Untersuchungsobjekte sind die blaulicht-stimulierte VerstΣrkung von Konidienbanden beim Ascomyceten Neurospora crassa , die Blaulicht-Induktion von Konidienbildung beim Ascomyceten Trichoderma viride , die Photomorphogenese von Sporangiophoren beim Zygomyceten Phycomyces blakesleeanus und die Induktion der Biosynthese von Phytoalexinen bei Kartoffelknollen.

Das Vorkommen und die Funktion des in Menschen und Tieren vielfΣltig als Signalsubstanz wirkenden Stickstoffmonoxides (NO) und seines biosynthetisches Enzyms NO Synthase werden bei der Blaulichtrezeption von Pilzen und der Induktion von Pathogen-Abwehrstoffen in Pflanzen untersucht.

Methoden in der Anwendung

• Isolierung von Pterinen mittels Kationenaustauschchromatographie, HPLC, Dⁿnnschichtchromatographie und GC-MS. StrukturaufklΣrung mit mikrochemischen und spektrometrischen Methoden

• Proteinreinigung und Charakterisierung von Enzymen der Pterinbiosynthese und von Proteinen der Blaulicht-Signaltransduktion in Pflanzen und Pilzen

• Klonierung von Enzymen und Signaltransduktions-Proteinen mittels Reverse-Transkriptase-PCR

• Analyse der Signaltransduktion mittels chemischer Inhibitoren und Signaltransduktionsmutanten in physiologischen Assays

• Wirkung von NO und Inhibitoren der NO-Synthase auf SignaltransduktionsvorgΣnge

• Nachweis von NO-Synthase-AktivitΣten in Pflanzen und Pilzen

Zusammenarbeit :

Prof. Dr. Dr. A. Bacher, Dr. Markus Gⁿtlich, Dr. Klaus Witter, Biosynthese von Pterinen in Prokaryonten, Institut fⁿr Organische Chemie II und Biochemie, Technische UniversitΣt Mⁿnchen

Labor fⁿr Pterinforschung, Frau Dr. Ziegler, Institut fⁿr Klinische Molekularbiologie und Tumorgenetik, GSF Mⁿnchen

Dr. Thomas Werner, Labor fⁿr DNA-Sequenzierung, Institut fⁿr SΣugetiergenetik, GSF Neuherberg

Prof. Dr. Harald H.H.W. Schmidt, Medizinische UniversitΣtsklinik Wⁿrzburg, Klinische Biochemie und Pathobiochemie

Dr. Ulf Karsten, Wirkungen von UV-Strahlung auf marine ╓kosysteme, Alfred-Wegener-Institut Bremerhaven

Dr. Ferran Garcia-Pichel, MPI fⁿr Marine Mikrobiologie, Mikrosensor-Gruppe

Dr. Werner Manz, Technische UniversitΣt Berlin, FG Oekologie der Mikroorganismen

Prof. Dr. Paul Galland und Dr. Rainer Schmid, FB Biologie, Philipps-UniversitΣt Lahnberge

Prof. Dr. Sandro Ghisla, UniversitΣt Konstanz, FakultΣt fⁿr Biologie, Postfach 5560, D-78464 Konstanz und Prof. Dr. Wolfgang Pfleiderer, FakultΣt fⁿr Chemie, UniversitΣt Konstanz

Dr. Bernhard-Michael Mayer, Karl-Franzens-UniversitΣt Graz, Institut fⁿr Pharmakologie und Toxikologie

Prof. Dr. Benjamin A. Horwitz, Technion, Israel Institute of Technology, Department of Biology

Dr. Svetlana Kryštofovß, Prof. Dr. V. Betina und Dr. L'udovicka Varecka, Department of Microbiology, Biochemistry and Biology, Slovak Technical University, Bratislava, Slowakische Republik

Prof. Dr. Nenad Blau und Dr. Beat Th÷ny, Division of Clinical Chemistry, Department of Pediatrics, University of Zurich, Schweiz.

Dr. Jennifer K. Loros und Dr. Jay C. Dunlap, Department of Biochemistry, Dartmouth Medical School, Hanover, New Hampshire 03755-3844, USA

Publikationen

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Adresse Dr. Josef Maier Institut fⁿr Pflanzenbiochemie, Corrensstr. 41, D-72076 Tⁿbingen Tel.: 07071-29-73052 Fax: 07071-640019 e-mail: josef.maier@uni-tuebingen.de(josef.maier@uni-tuebingen.de)

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