PAE

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Einführungen

Pektin besteht aus komplexen Polysacchariden, die in den primären Zellwänden von Pflanzen vorhanden sind und in den grünen Teilen terrestrischer Pflanzen reichlich vorkommen. Pektin ist der Hauptbestandteil der intermediären Lamellen, die die Zellen verbinden. Pektin wird durch Vesikel, die im Golgi-Apparat durch zytosolische Aktivität produziert werden, in die Zellwand eingelagert. Die Menge, Struktur und chemische Zusammensetzung von Pektin variieren zwischen Pflanzen, innerhalb von Pflanzen im Laufe der Zeit und in verschiedenen Teilen der Pflanze. Pektin ist ein wichtiges Polysaccharid der Zellwand, das die Erweiterung der primären Zellwand und das Pflanzenwachstum ermöglicht. Während der Fruchtreifung wird Pektin durch Pektinase und Pektinesterase abgebaut, ein Prozess, bei dem die Frucht weicher wird, da die mittleren Lamellen abgebaut werden und sich die Zellen voneinander trennen. Ein ähnlicher Prozess der Zelltrennung, verursacht durch den Pektinabbau, tritt in der Abszissionszone der Blattstiele von Laubpflanzen auf.

Pektin-Acetylesterasen (PAEs)

Pektin ist ein Polysaccharid der pflanzlichen Zellwand, das an C2 und/oder C3 von Galakturonsäureresten acetylierbar ist. Der Acetylierungsgrad von Pektin kann durch Pektin-Acetylesterase reguliert werden. PAE ist eine Art von Pektinesterase. Pektinesterase umfasst Pektin-Methylesterase und Pektin-Acetylesterase. Pektin-Methylesterase (PME) wirkt auf die C-6-Carboxylgruppe von Galakturonsäureresten der Polygalakturonsäure, entfernt Methylester und katalysiert die Umwandlung von Pektinester-Säure in Pektinsäure. Pektin-Acetylesterase wirkt auf die C-2- oder C-3-Carboxylgruppe von Galakturonsäure, um sie zu acetylieren.

Forschungsfortschritt

Die pflanzlichen Pektin-Acetylesterasen (PAEs) gehören zur Familie der Kohlenhydratesterasen 13, und ihre enzymatische Aktivität zur Pektin-Deacetylierung wurde erstmals in vitro charakterisiert. Diese Proteine können die Acetylesterbindungen von Pektinen hydrolysieren, aber die Substratspezifität wurde nicht nachgewiesen. Die Überexpression von PAE in Tabak zeigte ein verringertes Acetylierungsniveau von Pektin und beeinflusste das Wachstum von Pollenschläuchen und die Keimung von Pollenkörnern. Neben der Schlüsselrolle im Pflanzenwachstum, der Entwicklung und der Fortpflanzung sind PAEs an den Wechselwirkungen zwischen Pflanzen und Mikroben beteiligt. Die Überexpression von Pilz-PAE in Arabidopsis thaliana führt zu einer Resistenz gegen spezifische Pilzpathogene und zur Hochregulierung einiger Gene, die an der Pektin-O-Acetylierung beteiligt sind, was darauf hindeutet, dass das Pathogen-PAE möglicherweise von der Wirtspflanze wahrgenommen wird und somit die Wirtresistenz induziert. Der paeY-Mutant von Erwinia chrysanthemi war im Vergleich zum Wildtyp-Stamm weniger in der Lage, in den Wirt einzudringen, was die Bedeutung von PAE im Fortschreiten der Weichfäulekrankheit anzeigt. PAEs von pathogenen Pilzen verbrauchen Wirtspektin als Kohlenstoffquelle. Unterschiedliche Wachstumsprofile der zwölf Pilze auf Pektinen und pektinischen Strukturelementen können (zumindest teilweise) auf Unterschiede im Gehalt an kohlenhydrataktiven Enzymen, einschließlich PAEs, in diesen Pilzgenomen zurückzuführen sein.

Funktion

Es wurde gezeigt, dass Pektin-Methylesterase (PME) die Pektin-Demethylierung reguliert, was die Anzahl der freien Radikale in Pektin erhöht und somit die Fähigkeit der Zellwand steigert, mehr Schwermetallionen zu adsorbieren und zu binden. PAE könnte an der Anreicherung und Entgiftung von Schwermetallen durch die pflanzliche Zellwand beteiligt sein, indem es die Pektin-Acetylierung sowie PME reguliert. PAE könnte an der Anreicherung und Entgiftung von Schwermetallen durch die pflanzliche Zellwand beteiligt sein, indem es die Pektin-Acetylierung reguliert.