Eigenschaften rekombinanter Homospermidinsynthase (HSS) und Desoxyhypusinsynthase (DHS) aus Senecio vernalis

Harms, Reiner

Pyrrolizidinalkaloide (PA) sind konstitutiv gebildete pflanzliche Abwehrstoffe, die nur sporadisch im Pflanzenreich vorkommen. Erstes stoffwechselspezifisches Enzym der PA-Biosynthese ist die Homospermidinsynthase (HSS), die die Bildung des Homospermidins, des Kohlenstoffgrundgerüsts der Necinbase der PA, katalysiert. Kürzlich konnte bestätigt werden, dass die HSS aus der Desoxyhypusinsynthase (DHS) durch Genduplikation hervorgegangen ist. Die DHS katalysiert die posttranslationale Aktivierung des eukaryontischen Translationsinitiationsfaktors 5A (eIF5A) und ist zudem, wie die HSS, zur Synthese von Homospermidin befähigt. Zur Unterstützung der Genduplikationsthese, die auf molekularbiologischen Untersuchungen beruht, wurden die allgemeinen und kinetischen Eigenschaften beider Enzyme untersucht. Beide rekombinanten Enzyme ähneln sich sehr in ihren allgemeinen und kinetischen Eigenschaften, der auffälligste Unterschieed ist die Tatsache, dass die HSS nicht zur Aktivierung des eIF5A in der Lage ist. Die kinetischen Untersuchungen legen nahe, dass dies nicht durch Veränderung des aktiven Zentrums der HSS zu erklären ist, sondern durch Veränderung der Oberflächenstruktur der HSS, wodurch ein Andocken des eIF5A an das HSS-Enzymprotein verhindert wird.

Pyrrolizidine alkaloids (PAs) are constitutive plant defense compounds with a sporadic taxonomic occurrence. The first pathway specific enzyme in PA biosynthesis is homospermidine synthase (hss) which catalyzes the synthesis of homospemidine, the carbon-skeleton of the necine base of the PAs. Recent evidence confirmed that hss evolved by gene duplication from deoxyhypusine synthase (dhs), an enzyme involved in the posttranslational activation of the eukaryotic translation initiation factor 5A (eIF5A). The dhs has intrinsic hss-activity. To support gene duplication thesis based on strong molecular biological evidence, examination of general and cinetic properties of both recombinant enzymes was performed. Both enzymes are very similar as far as their general and cinetic properties are concerned. The most striking difference is the fact that hss is not able to activate eIF5A-precursor protein. Cinetic examinations provide evidence that this is not due to changes of the active site of the hss but due to changes of the surface of the hss which prevents the eIf5A-precursor protein from being bound to the enzyme.

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Harms, Reiner: Eigenschaften rekombinanter Homospermidinsynthase (HSS) und Desoxyhypusinsynthase (DHS) aus Senecio vernalis. 2002.

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