@phdthesis{Gupta2007,
  author    = {Gupta, Kapuganti Jagadis},
  title     = {Nitric oxide in plants: Investigation of synthesispathways and role in defense against avirulent Pseudomonas},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-25545},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2007},
  abstract  = {Die Zahl der physiologischen Prozesse in Pflanzen, die scheinbar durch NO reguliert werden, hat in den letzten Jahren stark zugenommen. NO {\"u}bernimmt wichtige Rollen f{\"u}r die Steuerung von Wachstum und Entwicklung, f{\"u}r die Pathogenresistenz und bei abiotischem Stress, sowohl in unterirdischen als auch in oberirdischen Organen. In Pflanzen wurden bisher eine Reihe verschiedener enzymatischer und einige wenige nichtenzymatische Synthesewege f{\"u}r NO vorgeschlagen. Das Hauptziel dieser Arbeit bestand nun darin, die NO Produktion von Pflanzen und speziell von Wurzeln m{\"o}glichst quantitativ zu erfassen und die beteiligten Enzyme zu identifizieren. Dieses Ziel sollte vor allem durch Chemilumineszenz-Messung von NO in der Gasphase (= direkte Chemilumineszenz) erreicht werden, aber auch durch die indirekte Chemilumineszenz, bei welcher Spuren von NO-Oxidationsprodukten wie Nitrat und Nitrit erfasst werden. Als Versuchspflanzen wurden verwendet: Wildtypen von Nicotiana tabacum cv. Xanthi oder cv. Gatersleben; Nitratreduktase-freie, auf Ammonium-N angezogene Mutanten, die keine Nitratreduktase (NR) induzieren; WT Pflanzen, die auf Wolframat angezogen wurden um die Synthese funktionaler MoCo-Enzyme zu unterbinden; eine NO-{\"u}berproduzierende, Nitritreduktase (NiR)-freie Transformante, sowie gelegentlich Gerste, Reis und Erbsen. Eine hypersensitive Reaktion (HR) von Tabak wurde erzeugt durch Druckinfiltration von avirulenten Bakterien des Stammes Pseudomonas syringae pv. phaseolicola. Bei Sauerstoffkonzentrationen \&\#8804;1\% wurde exogenes Nitrit auch von v{\"o}llig NR-freien Wurzeln zu NO reduziert. Folglich war NR nicht die einzige NO-Quelle von Wurzeln. Im Gegensatz dazu waren NR-freie Blattstreifen nicht in der Lage, Nitrit zu NO umzusetzen. Die NO-Bildung von Wurzeln wurde außerdem durch Hemmstoffe des mitochondrialen Elektronentransportes, Myxothiazol und Salicylhydroxams{\"a}ure (SHAM) gehemmt, w{\"a}hrend die NO-Produktion von NR-exprimierenden Blattstreifen gegen diese Inhibitoren unempfindlich war. Damit stimmte auch {\"u}berein, dass gereinigte Mitochondrien aus Wurzeln, aber nicht die aus Bl{\"a}ttern Nitrit mit Hilfe von NADH zu NO reduzieren konnten. Die Inhibitor-Wirkung l{\"a}sst darauf schließen, dass in Wurzelmitochondrien beide terminalen Oxidasen and der NO-Bildung beteiligt sind, und dass selbst in NR-haltigen Wurzeln ein großer Teil der Reduktion von Nitrit zu NO durch die Mitochondrien bewerkstelligt wird, und weniger durch NR selbst. Die Unterschiedliche F{\"a}higkeit von Blatt-und Wurzelmitochondrien zur anaeroben Nitrit:NO-Reduktion wurde nicht nur bei Tabak, sondern auch bei Arabidopsis, Gerste und Erbse gefunden. Sie scheint also eine generelle Eigenschaft h{\"o}herer Pflanzen zu sein. Die Nitrit:NO Reduktion wurden auch direkt als Nitrit- bzw. NADH-Verbrauch gemessen. Die Reaktion war außerdem exklusiv mit der Membranfraktion der Mitochondrien assoziert, ohne jede Beteiligung von Matrixkomponenten. Es wurde auch gepr{\"u}ft, ob Wurzelmitochondrien und- gereinigte Membranen NO ausschließlich aus Nitrit produzierten, oder eventuell auch {\"u}ber eine NO-Synthase (NOS). Außerdem wurde untersucht, ob und in welchem Umfang die NO-Messungen durch eine NO-Oxidation verf{\"a}lscht werden konnten. Zus{\"a}tzlich zur Chemilumineszenz wurden Fluoreszenzmessungen mit Diaminofluoreszeinen (DAF) zum Vergleich herangezogen. In Luft produzierten Mitochondrien ja kein Nitrit-abh{\"a}ngiges NO, und eine NOS-Aktivit{\"a}t konnte weder durch direkte noch durch indirekte Chemilumineszenz nachgewiesen werden. Mit DAF-2 oder DAR-4M wurde jedoch eine L-Arginin-abh{\"a}ngige Fluoreszenzerh{\"o}hung beobachtet. Diese scheinbare NOS-Aktivit{\"a}t wurde mit kommerzieller iNOS verglichen und zeigte dabei sehr untypische Antworten auf NOS-Inhibitoren, Substrate und Kofaktoren. Sie wird deshalb als Artefakt beurteilt. Bei Verwendung von iNOS wurden ca. 2/3 des insgesamt produzierten NO zu (Nitrit+Nitrat) oxidiert. Mitochondrien scheinen NO zu verbrauchen, ohne jedoch die Oxidation von NO zu (Nitrit+Nitrat) zu erh{\"o}hen. Vermutlich wird dabei ein fl{\"u}chtiges Intermediat gebildet (eventuell N2O3). In unserer Gruppe wurde k{\"u}rzlich gezeigt, dass der pilzliche Elicitor Cryptogein eine hypersensitive Reaktion (HR) bei Tabak hervorrief, die v{\"o}llig unabh{\"a}ngig von der Gegenwart oder Abwesenheit von NR war. Eine Schlussfolgerung daraus war, dass die NR-abh{\"a}ngige NO-Bildung f{\"u}r die HR keine Rolle spielte. Hier pr{\"a}sentieren wir Hinweise darauf, dass dieses Szenario Cryptogein-spezifisch sein k{\"o}nnte. Pseudomonas syringae pv phaseolicola wurde in Tabakbl{\"a}tter des Wildtyps und derNiR-defizienten, NO-{\"u}berproduzierenden Mutante (clone 271) infiltriert, die entweder auf Ammonium oder auf Nitrat angezogen waren. Es wurde die Entwicklung der L{\"a}sionen, das Bakterienwachstum und die Zuckerkonzentrationen in den Bl{\"a}ttern und im Blattapoplasten verfolgt. Die L{\"a}sionen-Entwicklung war positiv, und das Bakterienwachstum negativ korreliert mit der Nitrat-Ern{\"a}hrung und einer eventuellen NO-Produktion. Das Bakterienwachstum war positiv korreliert mit einer Ammonium-Ern{\"a}hrung und mit apoplastischen Zuckerkonzentrationen. Der Gesamtgehalt an freier + konjugierter Salicyls{\"a}ure (SA) war durch bakterielle Infektion immer drastisch gesteigert, aber ohne klare Korrelation mit einer NO-Produktion. In Gegenwart von Cryptogein war das Wachstum von Pseudomonas fast v{\"o}llig gehemmt. Diese Beobachtungen deuten darauf hin, dass die vermutete gegenseitige Abh{\"a}ngigkeit von Bakterienwachstum, NO-Produktion und der HR sehr komplex ist und nicht auf einfache unifaktorielle Beziehungen reduziert werden kann.},
  subject      = {Pflanzen},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Tsai2003,
  author    = {Tsai, Chyn-Bey},
  title     = {Molecular cloning and characterization of nitrate reductase from Ricinus communis L. heterologously expressed in Pichia pastoris},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-5544},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2003},
  abstract  = {Zusammenfassung Hintergrund: In einer vorhergehenden Studie wurde gezeigt, dass die Nitratreduktase (NR, EC 1.6.6.1) aus Bl{\"a}ttern von Ricinus communis L. im Vergleich zu NRs der meisten anderen h{\"o}heren Pflanzen durch verschiedene Faktoren unterschiedlich reguliert wird. Die Aktivit{\"a}t ist ungew{\"o}hnlich Mg2+-sensitiv, zeigt ein ver{\"a}ndertes pH-Profil und ist nur gering ATP-abh{\"a}ngig inaktivierbar. Das Ziel dieser Arbeit war, die abweichenden Eigenschaften von Ricinus NR, aus molekularer und physiologischer Sicht detaillierter aufzukl{\"a}ren. Zu diesem Zweck wurde das NR Gen von R. communis geklont, heterolog exprimiert und charakterisiert. Ergebnisse: Die abgeleitete Proteinsequenz zeigte, dass Ricinus NR hohe {\"A}hnlichkeit mit anderem NRs teilte, abgesehen von der N-terminalen Region. In der N-terminalen Region besitzt die Ricinus NR eine s{\"a}urehaltige Sequenz, die nur in den h{\"o}heren Pflanzen konserviert ist. In der Moco-bindenden Region waren einige in 17 Pflanzen NRs konservierte Aminos{\"a}urepositionen ver{\"a}ndert. Zu diesen Positionen geh{\"o}rten His103, Gln123, Val266 und Ala284, die Asparagin, Arginin, Aspartat und Prolin in den anderen Pflanzen ersetzten. Auch an der Dimerisierungs- und Hinge 1-Region, zeigte die Ricinus NR eine ver{\"a}nderte Aminos{\"a}uresequenz. Anstatt Isoleucin und Glycin, besaß die Ricinus NR an den Stellen 460 und 498 Asparagin und Alanin. Durch ein Arg an der Stelle 482 kommt es zu einer zus{\"a}tzliche Trypsinschnittstelle innerhalb des 481KRHK484-Motivs (die meisten NR besitzen hier KPHK). Zus{\"a}tzlich enth{\"a}lt die Ricinus NR eine Serinphosphorylierungsstelle (Ser-526) innerhalb des m{\"o}glichen 14-3-3 Bindemotivs 523KSVS*TP528, was eine allgemeine Eigenschaft von Nitratreduktasen ist. Im C-Terminus von Ricinus NR best{\"a}tigte die Sequenz 886CGPPP890, dass die Ricinus NR ein NADH-spezifisches Enzym ist. Die Ricinus NR und Arabidopsis NR2 (AtNR2) wurden in Pichia pastoris funktionell exprimiert und die Eigenschaften miteinander verglichen. Die rekombinante Ricinus NR (RcNR) selbst wurde nicht durch die Inkubation mit MgATP inhibiert, ebenso AtNR2. Da der Hefeextrakt vermutlich die Faktoren zur Regulierung der NR nicht enth{\"a}lt, wurden entsalzte Blattextrakte von Arabidopsis (ADL), Spinat (SDL) und Ricinus (RDL) zugesetzt, die Kinasen und 14-3-3 Proteine enthielten. Damit keine endogenen NRs sich im Extrakt befinden wurden die Bl{\"a}tter vor Extraktion 4 Tage im Dunkeln gehalten. In Bezug auf die Inhibierung der NR durch ATP wurde festgestellt, dass die RcNR gegen{\"u}ber einer solchen Inhibierung unempfindlich ist, AtNR2 dagegen in jedem Fall durch ATP inaktiviert wird. Bei Kombination von RcNR mit NR-freien Extrakten aus Pflanzen zeigte sich die erh{\"o}hte Mg2+-Sensitivit{\"a}t nur, wenn man RcNR mit RDL inkubierte, nicht aber wenn man RcNR mit SDL oder ADL inkubierte. Es liegt auf der Hand, dass ein oder einige Faktoren in RDL vorkommen, die mit RcNR interagieren und seine hohe Mg2+-Sensitivit{\"a}t hervorrufen. Außerdem, ergab eine Inkubation von AtNR2 mit unterschiedlichen NR-freien Blattextrakten eine bedeutende Aktivierung der Enzymaktivit{\"a}ten, sowohl in Anwesenheit von Mg2+ als auch EDTA. Dies wurde jedoch nicht f{\"u}r die RcNR festgestellt. Nach Verwendung von Ammoniumsulfat zur Fraktionierung des RDL, fand man zus{\"a}tzlich heraus, dass ungef{\"a}hr 0,2 mg des Proteins der Fraktion die mit 0-35\% Ammoniumsulfat gef{\"a}llt wurde ausreichten die maximale Hemmung des RcNR hervorzurufen. Schlussfolgerungen: Die Unempfindlichkeit gegen{\"u}ber ATP erscheint eine angeborene Eigenschaft von Ricinus NR, w{\"a}hrend die hohe Mg2+-Sensitivit{\"a}t von einem oder einigen Faktoren in den Bl{\"a}ttern von Ricinus abh{\"a}ngt. Diese(r) bis jetzt unbekannte Faktor(en) war Hitze-sensitiv und konnte durch Ammoniumsulfat ausgef{\"a}llt werden. Er scheint spezifisch auf die rekombinante Ricinus-NR einzuwirken, und liefert eine Mg2+-Sensitivit{\"a}t vergleichbar dem authentischen Blattenzym. Außerdem gibt es vermutlich auch positiv regulierende Faktor(en) f{\"u}r die Nitratreduktase aus Bl{\"a}ttern h{\"o}herer Pflanzen.},
  subject      = {Rizinus},
  language  = {en}
}