@phdthesis{Hyun2009,
  author    = {Hyun, Tae Kyung},
  title     = {Function and regulation of plant Mitogen-Activated Protein Kinases in metabolic and stress signaling pathways},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-34978},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2009},
  abstract  = {In Pflanzenzellen ist die Aktivierung von Mitogen-aktivierten Protein (MAP) Kinasen eine allgemeine Reaktion zur abwehrvermittelten Signaltransduktion. Da die nachgeschalteten Prozesse der Aktivierung der MAP Kinasen in Pflanzen weitestgehend unbekannt sind,wurde die Rolle der MAP Kinasen in Abh{\"a}ngigkeit von stressvermittelnden Stimuli auf die Abwehrmechanismen und den prim{\"a}ren Kohlenhydratmetabolismus in Tomate untersucht. Dabei wurde die Beziehung zwischen MAP Kinasen (LpMPK2 und LPMPK3) und der extrazellul{\"a}ren Invertase Lin6, welche ein Schl{\"u}sselenzym der apoplastischen Phloementladung darstellt, analysiert. Es konnte gezeigt werden, dass die mRNAs von LpMPK3 und Lin6 sequenziell durch dieselben stressvermittelnden Stimuli (E-Fol, PGA,Verwundung, KCl) induziert werden. Die Induktion des Lin6 Promotors, erkennbar durch eine erh{\"o}hte \&\#946;-Glucuronidase Aktivit{\"a}t 2 Stunden nach Behandlung der Reporterlinien mit Stimuli, war abh{\"a}ngig von der Expression und Aktivierung der LpMPK3. Die vorliegenden Daten zeigen, dass die Induktion von der extrazellul{\"a}ren Invertase Lin6 durch stressvermittelnde Stimuli LpMPK3 bedarf. Die Behandlung mit Glukose zeigte eine gleichzeitige Induktion der AtMPK4 und AtMPK6 Aktivit{\"a}t, welche durch Anionen-Austausch-Chromatographie separiert und mit Hilfe von spezifischen MAP Kinase Antik{\"o}rpern nachgewiesen werden konnten. Zusammengefasst lassen diese Daten vermuten, dass die Aktivierung der MAP Kinasen eine zentrale Rolle in der Zucker vermittelten Signal{\"u}bertragung spielt. Die Bewegung der Stomata wird durch umweltbedingte Einfl{\"u}sse wie ichtintensit{\"a}t, Luftfeuchtigkeit und CO2-Konzentration kontrolliert. In Arabidopsis wird die Entwicklung und Strukturierung durch eine komplette MAP Kinasen Signalkaskade reguliert. Hingegen ist in h{\"o}heren Pflanzen wenig {\"u}ber die CO2 induzierte Signal{\"u}bertragung bei der Bewegung der Stomata bekannt. Experimente zeigten, dass hohe CO2 Konzentrationen eine schnelle und kurzzeitige Aktivierung von SIPK und NtMPK4 bewirken. Die Aktivierung der beiden MAP Kinasen k{\"o}nnte bei hoher CO2 Konzentration die Aktivierung eines Anionenkanals zur Stomata Bewegunng regulieren. W{\"a}hrend in einer Vielzahl von Studien die antioxidativen Eigenschaften von Tocopherolen im Hinblick auf die Regulierung der Stresstoleranz beschrieben ist, sind die nicht-antioxidativen Eigenschaften von Tocopherolen in h{\"o}heren Pflanzen bis heute nur wenig aufgekl{\"a}rt. Daher wurde in Tabak die Funktion von \&\#945;-Tocopherol auf die Stimuli-induzierte und MAP Kinasevermittelte Signal{\"u}bertragung analysiert. Es wurde gezeigt, dass die Aktivierung der MAP Kinase durch die Behandlung mit einem pilzlichen Elizitor und dem Derivat \&\#945;-Tocopherol- Phosphat induziert wird. Bei der Behandlung mit \&\#945;-Tocopherol trat dieser Effekt nicht auf. Interessanterweise wurde bei \&\#945;-Tocopherol im Gegensatz zu Ascorbins{\"a}ure ein kurzzeitiger inhibitorischer Effekt auf die Aktivierung der Stimuli-induzierten MAP Kinasen in BY2 Zellen und Tabakpflanzen beobachtet. Der Inhibitor-Aktivit{\"a}ts-Test ließ vermuten, dass die Applikation indirekt die Aktivit{\"a}t von MAP Kinasen beeinflussen k{\"o}nnte. Diese Ergebnisse deuten auf eine negative Regulierung von \&\#945;-Tocopherol auf die Stimuli-induzierte Signal{\"u}bertragung durch Inaktivierung der MAP kinasen hin. Purin-Analoga sind aufgrund ihrer strukturellen Selektivit{\"a}t als spezifische Proteinkinase- Inhibitoren in Mammalia beschrieben. In dieser Arbeit wurden C2, N6, N9 -trisubstituierte Purine getestet, um grundlegende Beziehungen zwischen chemischer Struktur und inhibitorischen Effekten auf pflanzliche MAP Kinasen zu untersuchen. Die Modifikation der Substitution in der Position C2 und N9 bedingte eine erh{\"o}hte inhibitorische Aktivit{\"a}t von 6- (Benzylamino)-Purin Analoga. Daneben lassen die 6-(iso-Pentenylamino)-Purin Analoga vermuten, dass die Addition einer Methylgruppe an der N9 Position verglichen mit der Addition einer Isopropyl-Gruppe eine um das zweifache erh{\"o}hte inhibitorische Aktivit{\"a}t bewirkt. Zusammengefasst zeigen die Studien, dass die Selektivit{\"a}t und Wirksamkeit der Inhibitioren durch die Modifikation der chemischen Struktur verbessert wird. Desweiteren wurde die physiologische Funktion von AtPDP1 (Arabidopsis thaliana PLAT domain protein 1) auf die Regulation der Abwehrsignal{\"u}bertragung, hervorgerufen durch biotsche und abiotische Faktoren, charakterisiert. Interessanterweise bewirkte die {\"U}berexpression von AtPDP1 eine erh{\"o}hte Empfindlichkeit gegen virulente Pathogene und nekrotrophe Pilze. Zudem beg{\"u}nstigte es die Bildung von Nekrosen aufgrund von unbekannten biotischen Faktoren. Dagegen zeigten diese {\"u}berexprimierenden Linien w{\"a}hrend erh{\"o}htem Salzstress eine signifikante Verz{\"o}gerung der Seneszenz und eine h{\"o}here Quantenausbeute des PS II im Vergleich zu den Kontrollpflanzen. Die Ergebnisse weisen sehr deutlich auf eine positive Regulation von AtPDP1 auf die Salztoleranz und erh{\"o}hte Empfindlichkeit gegen{\"u}ber biotischem Stress hin. Daher wird angenommen, dass AtPDP1 durch komplexe Signalwege und Wechselwirkungen w{\"a}hrend der Stressadaptation reguliert wird.},
  subject      = {Signaltransduktion},
  language  = {en}
}