Contributions to betalain biochemistry - new structures, condensation reactions, and vacuolar transport [article]

Naoko Kobayashi, Universitäts- Und Landesbibliothek Sachsen-Anhalt, Martin-Luther Universität
2018
Betalaine (rotviolette Betacyane und gelbe Betaxanthine) sind wasserlösliche stickstoffhaltige Farbstoffe von chemotaxonomischer Bedeutung. Das Ziel der Arbeit war die Klärung der Frage, ob der letzte Schritt der Betalainbiosynthese, die Kondensation der Betalaminsäure mit Aminosäuren/Aminen (die Aldiminbildung), eine enzymatisch katalysierte oder eine spontan ablaufende Reaktion ist. Als experimentelle Systeme dienten Betalain-bildende Hairy-Root-Kulturen der Gelben Rübe und Hypokotyle der
more » ... errübe (Beta vulgaris). Auf Grund des Vorkommens spezifischer Betaxanthinmuster in Pflanzen lag die Vermutung nahe, dass die Kondensationsreaktion ein Enzym-katalysierter Vorgang sein könnte. Mittels photometrischer und HPLC-Enzymassays nach verschiedenen Proteinextraktionsverfahren konnte in vitro der Nachweis einer protein-katalysierten Kondensation zwischen Betalaminsäure und Aminosäuren nicht erbracht werden. Um die Betaxanthinbildung in vivo zu analysieren, wurden verschiedene Aminosäuren an Hairy-Root-Kulturen und an Hypokotyle von Futterrüben appliziert, die zur Bildung der entsprechenden abgeleiteten Betaxanthine führte. Die Daten belegen, dass die Betaxanthinbildungsreaktion weder eine Aminosäurespezifität noch eine Stereoselektivität zeigt. Alle experimentellen Daten zusammengenommen weisen daraufhin, dass die Kondensation der Betalaminsäure mit Aminosäuren/Aminen (einschließlich cyclo-Dopa) in planta sehr wahrscheinlich eine spontane, und nicht eine Enzym-katalysierte Reaktion ist. Um auf die Fragen weiter einzugehen, wie die Betaxanthin-bildenden Pflanzen es erreichen, ein spezifisches Muster an Betaxanthinen trotz der spontanen Bildungsreaktion zu akkumulieren, und in welchem Kompartiment die Aldiminbildung abläuft, wurde der Transport von Präkursoren und Endprodukten der Betalainbiosynthese in Vakuolen Roter Beete untersucht. Aufgrund der großen Schwankungen der Transportdaten müssen die Ergebnisse mit Vorbehalt diskutiert werden. Dennoch kannist aus den Daten der vakuolären Betaxanthintransportes, die bei Ve [...]
doi:10.25673/3205 fatcat:fkicbxysgjdulpuldvqrmbdcqi