Expression ausgewählter Enzyme und phylogenetische Untersuchung der pflanzlichen Aminosäurebiosynthese

Hansen, Andrea

In dieser Dissertation wurden ausgewaehlte Enzyme der Aminosaeurebiosynthese aus Arabidopsis thaliana isoliert und in einem heterologen Expressionssystem exprimiert. Nach einer Aufreinigung ueber die Affinitaetschromatographie wurden Aktivitaetstests fuer das Hochdurchsatzscreening etabliert, um neue Wirkstoffe fuer die Entwicklung von Herbiziden zu finden. Anschliessend wurden alle Enzyme der pflanzlichen Aminosaeurebiosynthese aus A. thaliana in einem automatisierten Ansatz phylogenetisch untersucht. Dazu wurde aus den Proteinsequenzen aller derzeit verfugbaren komplett sequenzierten Genome der Archaebakterien und Eubakterien sowie aus vier Eukaryoten und 22 Organellgenomen eine MySQL-Datenbank angelegt, in der Homologe zu den pflanz- lichen Enzymen ueber eine Blastsuche identifiziert wurden. Fuer jedes pflanz- liche Enzym wurde mit allen homologen Sequenzen ein multiples Alignment erstellt und daraus ein phylogenetischer Baum nach dem Maximum-Likelihood Prinzip errechnet. Es zeigte sich, dass der phylogentische Ursprung der pflanzlichen Enzyme in der Aminosaeurebiosynthese sehr mannigfaltig ist. Dieser Biosyntheseweg erscheint als ein Mosaik aus den Genen der Endosymbionten und der archaebak- teriellen Vorlaeuferzelle des heutigen Eukaryoten.

Selected enzymes of the amino acid biosynthesis from Arabidopsis thaliana were isolated and expressed in a heterologous expression system. After purification with an affinity chromatography activity tests for the high throughput screening were developed with the goal of finding new active components for the herbicide research. Afterwards all enzymes of the amino acid biosynthesis in A.thaliana were phylo- gentically analyzed in an automatic approach. For this purpose all available protein sequences of complete sequenced gennomes from archaea and eubacteria as well as four eukaryotes and 22 genomes of organelles were put into a MySQL database. This database was searched for homologous sequences with the blast algorithm. For every single plant enzyme a multiple sequence alignment was generated and a phylogentic tree (Maximum-Likelihood) was built. The result of this analysis was that the phylogentic origin of the plant enzymes in this amino acid biosynthesis pathway is very diverse. This pathway appears as a mosaic of genes from the endosymbionts and the archaebacterial precursor of the contemporary eukaryote.

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Hansen, Andrea: Expression ausgewählter Enzyme und phylogenetische Untersuchung der pflanzlichen Aminosäurebiosynthese. 2002.

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