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Charakterisierung einer pflanzlichen Cysteinprotease aus Cuscuta reflexa

Bleischwitz, Marc / Dipl.-Biol. :
Charakterisierung einer pflanzlichen Cysteinprotease aus Cuscuta reflexa.
TU Darmstadt
[Ph.D. Thesis], (2008)

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Item Type: Ph.D. Thesis
Title: Charakterisierung einer pflanzlichen Cysteinprotease aus Cuscuta reflexa
Language: German
Abstract:

Cuscuta reflexa ist ein Pflanzenparasit der ohne Blätter und Wurzeln auf den Sprossen anderer Pflanzen wächst. Mit Hilfe der sogenannten Haustorien dringt der Parasit in das Gewebe des Wirts ein und erlangt auf diese Weise Assimilate, Nährstoffe und Wasser. Da Cuscuta spec. ein breites Wirtsspektrum hat und viele ökonomisch bedeutsame Pflanzen dazu zählen, kann dies unter Umständen zu beträchtlichen Schäden in der Landwirtschaft führen. Auf Tomatenfeldern in Kalifornien kommt es durch den Befall von C. pentagona regelmäßig zu 50 – 75 % Ernteausfällen. Neben anderen lytischen Enzymen wird die pflanzliche Cysteinprotease (Cuscuin) während der Interaktion mit einem kompatiblen Wirt in den Haustorien exprimiert. Cuscuin wurde in E. coli exprimiert und isoliert. Zur Charakterisierung wurde FTC-Casein als Substrat verwendet. Die optimalen Reaktionsparameter wie Temperatur, pH-, Km-- und der Ki-Wert zeigen, dass Cuscuin viele Gemeinsamkeiten mit Cysteinproteasen anderen parasitierenden Organismen aufweist. Das Enzym ist in einem neutralen oder leicht alkalischen Milieu stabil und weist ein Temperaturoptimum von 30 °C auf. Der Ki zeigt eine bemerkenswerte Inhibition der Protease durch das Propeptid. Andere pflanzliche Cysteinproteasen werden durch das Peptid wesentlich schwächer gehemmt. Die Tabakpflanze ist ein kompatibler Wirt für Cuscuta reflexa und wurde durch den Einsatz des Propeptids teilweise gegen den Angriff durch den Parasiten immunisiert. Das Peptid war identisch mit der Prosequenz von Cuscuin. Cuscuin scheint eine Schlüsselrolle bei der Hydrolyse von Abwehrenzymen und/oder der Mobilisierung von Speicherproteinen des Wirts einzunehmen, nachdem die Zellwand durch andere lytische Enzyme abgebaut wurde.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage
Cuscuta reflexa is a plant parasite that grows without roots or leaves at the shoots of other plants. With the so called haustoria, the parasite infiltrates the tissue of compatible hosts and scavenges nutrients, assimilates and water. Because of the fact that Cuscuta spec. has a wide host range and attacks many economically important crops, the parasite can cause extensive damage. Studies have shown that for example C. pentagona infestation reduced tomato yield by 50 to 75% in California. Among several lytic enzymes, an herbal cysteineprotease (cuscuin) is expressed in the haustoria during the interaction between a host and the plant parasite. In the present study, cuscuin was expressed in E. coli and isolated. The protease was characterized with FTC-Casein as a substrate in a fluorimeter. Optimal reaction temperature, pH, Ki and the Km values revealed that the protease had many similarities with previously characterized cysteineproteases of other parasitic organisms. The enzyme was found to be stable at neutral or slightly alkaline pH and the temperature optimum was 30 0C. The Ki value showed remarkable inhibition of the protease by its propeptide at neutral pH. Other herbal cysteineproteases were more resistant to the propeptide. Tobacco, which is a compatible host for Cuscuta reflexa, was immunized to some extent against its attack by the application of propeptide. The used peptide was identical to the propeptide of already characterized Cysteineprotease cuscuin. Based on the experimental evidences, cuscuin seems to play a key role in hydrolysing the defence enzymes and/or storage proteins of the host, after the cell wall is destroyed by other lytic enzymes.English
Classification DDC: 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 580 Pflanzen (Botanik)
Divisions: Biology
Date Deposited: 17 Oct 2008 09:30
Last Modified: 07 Dec 2012 11:54
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-10190
License: Creative Commons: Attribution-Noncommercial-No Derivative Works 3.0
Referees: Kaldenhoff, Prof. Dr. Ralf and Fuchsbauer, Prof. Dr. Hans-Lothar
Refereed: 18 April 2008
URI: http://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/1019
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