Interaktionsnetzwerke von kleinen Kautschuk-Partikel-Proteinen im Milchsaft von Taraxacum koksaghyz: Funktionen in Stressreaktionen und im Sekundärstoffwechsel

Silva M. Wolters

        »Unsere Daten erweitern das Verständnis der Rolle der kleinen Kautschukproteine in der Kautschuksynthese und ihrer komplexen Wechselwirkungen. Sie beleuchten auch die Zusammenhänge zwischen Stressreaktionen und Biosynthese im Latex«

Russischer Löwenzahn (Taraxacum koksaghyz) ist eine vielversprechende Rohstoffquelle für Naturkautschuk. Die Biosynthese von Poly(cis-1,4-isopren) findet in Organellen statt, die als Kautschuk-Partikel bekannt sind und im Latex, dem Zytoplasma spezialisierter Zellen, vorkommen. Neben den Enzymen, die an der Kautschuksynthese beteiligt sind, enthalten die Kautschuk-Partikel sogenannte kleine Kautschuk-Partikel-Proteine (small rubber particle protein, SRPPs), insbesondere SRPP3/4/5, die zur Stabilität der Partikel beitragen. Trotz der eindeutigen Verbindung zwischen TkSRPP und der Kautschukbiosynthese gibt es nur wenige detaillierte Informationen über ihre Funktionen.

Im Genom von T. koksaghyz wurden siebzehn SRPP-ähnliche Sequenzen identifiziert, darunter drei Pseudogene, zehn Paraloge in einem Cluster und ein separates Gen (TkSRPP6). Die Vielfalt der Sequenzen und Expressionsprofile deutet auf unterschiedliche Funktionen hin und führte zur Untersuchung von TkSRPP3/4/5 durch Affinitätsanreicherung und Massenspektrometrie, um ihre Interaktionspartner im Latex zu identifizieren. TkSRPP4 spielt eine besondere Rolle im endoplasmatischen Retikulum, wo es mit lipidmodifizierenden Enzymen interagiert, die an der Bildung von Kautschuk-Partikeln beteiligt sein können. TkSRPP5 scheint an GTPase-abhängigen Signalen beteiligt zu sein, und TkSRPP3 ist möglicherweise an einer Kinase-Signalkaskade beteiligt, die mit Stresstoleranz in Verbindung steht.

Darüber hinaus wurden zwei Interaktionspartner (TkSRPP6 und TkUGT80B1) der kleinen Kautschuk-Partikel-Proteine TkSRPP3/4/5 im Detail charakterisiert. In-silico-Analysen von TkUGT80B1 sagten eine UDP-Glucose-Transferase-Aktivität voraus, dies testeten wir in unserem für die Triterpenoid-Synthese optimierten Hefestamm (Link). Die Glykosyltransferase-Aktivität von TkUGT80B1 konnte für die C3-Position des Triterpenoids Lupeol in Hefe bestätigt werden, wobei UDP-Glucose der wahrscheinlichste Zuckerdonor ist. Die Triterpenoid-Glykosylierungsaktivität von TkUGT80B1 liefert den ersten Nachweis für die Synthese von Triterpenoid-Saponinen in T. koksaghyz Latex und ein Hinweis auf eine Verbindung zwischen SRPPs und der Synthese von Stress induzierbaren Metaboliten.