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Identifizierung und funktionale Charakterisierung neuartiger Acyltransferasen aus Mikroalgen

dc.contributor.advisorFeußner, Ivo Prof. Dr.de
dc.contributor.authorWagner, Martinde
dc.date.accessioned2012-04-16T14:52:49Zde
dc.date.available2013-01-30T23:50:30Zde
dc.date.issued2009-12-04de
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-AD83-4de
dc.description.abstractDie Erschließung alternativer Quellen für die Gewinnung von VLCPUFA-haltigen Ölen gewinnt immer mehr an Bedeutung, gilt eine n-3-Fettsäure reiche Ernährung doch als äußerst vorteilhaft für die menschliche Gesundheit. Während sich viele der bisherigen Forschungsarbeiten erfolgreich mit der Suche nach geeigneten Desaturasen und Elongasen für die effiziente VLCPUFA-Biosynthese in transgenen Ölsaaten beschäftigten, gilt es nun durch den Einsatz weiterer enzymatischer Funktionen die spezifische VLCPUFA-Akkumulation im Samenöl zu steigern. Vor diesem Hintergrund war das Ziel der vorliegenden Arbeit die Identifizierung und Charakterisierung verschiedener Acyltransferasen mit neuartigen Substratspezifitäten, deren Verwendung in transgenen Ölsaaten eine Steigerung der Biosynthese und höhere VLCPUFA-Akkumulation bewirken könnte. Verschiedene LPAAT-, LPCAT-, DGAT- und PDAT-Kandidatengene wurden in den Genomen der Mikrolagen O. tauri und O. lucimarinus sowie dem Moos P. patens identifiziert, aus den jeweiligen Organismen isoliert und anhand von Komplementationsstudien in S. cerevisiae funktional charakterisiert. Vertreter der LPAAT-Familie aus M. squamata und P. patens scheinen dabei nicht an dem Fettsäuretransfer zwischen dem PtdCho-Pool und dem Acyl-CoA-Pool teilzuhaben. Dagegen zeigte die neuartige OlLPCAT aus O. lucimarinus, dass sie das Zusammenspiel von PtdCho-abhängigen Reaktionsschritten und CoA-abhängigen Reaktionsschritten der transgenen VLCPUFA-Synthese in S. cerevisiae optimieren kann. Von den drei Vertretern der DGAT2-Enzymfamilie aus O. tauri zeigte OtDGAT2B Aktivität im heterologen Expressionssystem der Hefe. Dabei wurde ein breites Substratspektrum festgestellt, dass vermutlich die Beteiligung an der unspezifischen Akkumulation verschiedener Fettsäuren in den Reservelipiden der Alge widerspiegelt. Des Weiteren wurde die PUFA-spezifische OtPDAT isoliert, die gesättigte und einfach ungesättigte Fettsäuren als Substrate diskriminiert und im Ursprungsorganismus O. tauri vermutlich aktiv an der VLCPUFA-Akkumulation in Triacylglycerinen teilnimmt. Die Bewertung der enzymatischen Eigenschaften im Zusammenwirken mit transgenen VLCPUFA-Biosynthesewegen in Pflanzen steht noch aus, doch stellen OlLPCAT und OtPDAT attraktive, neuartige Acyltransferasen dar, die zukünftig zu einer gesteigerten Akkumulation von VLCPUFA im Samenöl beitragen könnten.de
dc.format.mimetypeapplication/pdfde
dc.language.isogerde
dc.rights.urihttp://webdoc.sub.gwdg.de/diss/copyr_diss.htmlde
dc.titleIdentifizierung und funktionale Charakterisierung neuartiger Acyltransferasen aus Mikroalgende
dc.typedoctoralThesisde
dc.title.translatedIdentification and functional characterization of novel acyltransferases from microalgaede
dc.contributor.refereeFeußner, Ivo Prof. Dr.de
dc.date.examination2009-01-20de
dc.subject.dnb570 Biowissenschaften, Biologiede
dc.description.abstractengA more sustainable access to alternative sources for very long chain polyunsaturated fatty acid (VLCPUFA) containing oils becomes more important as a human diet enriched in n-3 fatty is believed to have beneficial effects on human health. While most of the recently published studies focused successfully on the search for desaturases and elongases to reconstitute pathways for the biosynthesis of VLCPUFA, it is now of growing interest to explore additional enzymatic functions that are involved in the specific accumulation of VLCPUFA in transgenic oilseed crops. With respect to engineering oilseed crops as a source of VLCPUFA for human nutrition, the aim of the present study was to identify and to characterize acyltransferases with novel substrate specificities from microalgae and moss. These novel acyltransferases might be implemented in transgenic plants in order to enhance the biosynthetic capacity and accumulation of VLCPUFA, respectively. Genes encoding putative LPAAT, LPCAT, DGAT, and PDAT were identified in the genomes of the microalgae O. tauri, O. lucimarinus, and the moss P. patens. The genes were isolated and the enzymatic functions of the corresponding recombinant enzymes were characterized by complementation studies in different yeast mutant strains. It was shown that two putative LPAAT from M. squamata and P. patens do not participate in the acyl-exchange between the PtdCho-pool and acyl-CoA-pool. OlLPCAT, a novel LPCAT from O. lucimarinus , was shown to be able to optimize the interaction of lipid-dependent and CoA-dependent reaction steps in the course of transgenic biosynthesis of VLCPUFA in S. cerevisiae. Three putative members of the DGAT2 family of enzymes were isolated from O. tauri. Among these, OtDGAT2B displayed DGAT activity upon expression in yeast. The activity of OtDGAT2B exhibited a broad substrate specificity which might reflect the incorporation of a wide range of different fatty acids into storage lipids of O. tauri. Furthermore, a PDAT was isolated from O. tauri and characterized in yeast. OtPDAT exhibited a strict preference for polyunsaturated fatty acid substrates, thus saturated and monounsaturated fatty acid substrates were excluded from the formation of triacylglycerols. Although the interaction of OlLPCAT and OtPDAT with pathways for the production of VLCPUFA in transgenic oil seed crops still needs to be assessed, both acyltransferases possess promising activities to improve the accumulation of VLCPUFA in such plants.de
dc.contributor.coRefereeHeilmann, Ingo Prof. Dr.de
dc.subject.topicMathematics and Computer Sciencede
dc.subject.gerAcyltransferasede
dc.subject.gerLPAATde
dc.subject.gerLPCATde
dc.subject.gerDGAT PDATde
dc.subject.gerVLCPUFAde
dc.subject.gerVLCPUFA-Biosynthesede
dc.subject.gerTriacylglycerolde
dc.subject.gerMikroalgende
dc.subject.engacyltransferasede
dc.subject.engLPAATde
dc.subject.engLPCATde
dc.subject.engDGAT PDATde
dc.subject.engVLCPUFAde
dc.subject.engbiosynthesis of VLCPUFAde
dc.subject.engtriacylglycerolde
dc.subject.engmicroalgaede
dc.subject.bk35.70de
dc.subject.bk35.78de
dc.subject.bk42.13de
dc.identifier.urnurn:nbn:de:gbv:7-webdoc-2296-3de
dc.identifier.purlwebdoc-2296de
dc.affiliation.instituteBiologische Fakultät inkl. Psychologiede
dc.subject.gokfullWVE200de
dc.subject.gokfullWR500de
dc.identifier.ppn616758413de


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