Das Enzym alpha-Dioxygenase (alpha-DOX) aus Erbsen (Pisum sativum) wurde mit folgenden Zielsetzungen untersucht: Isolierung und Charakterisierung der für die P. sativum alpha-DOX codierenden cDNA, Überproduktion der P. sativum alpha-DOX in Escherichia coli und nachfolgende Isolierung, Untersuchung der Interaktion der P. sativum alpha-DOX mit Fettsäuresubstraten sowie systematische Studie der Expression der P. sativum alpha-DOX während der Keimung und Entwicklung von Erbsenpflanzen. alpha-Dioxygenasen katalysieren in Pflanzen den Initialschritt der alpha-Oxidation von langkettigen Fettsäuren, die über die intermediäre Bildung von (R)-2-Hydroperoxyfettsäuren führt. Folgeprodukte dieser Reaktion sind die entsprechende (R)-2-Hydroxysäure sowie der um ein C-Atom kettenverkürzte Aldehyd. Es wurde die für die alpha-Dioxygenase aus Erbsen codierende cDNA mit einer Gesamtlänge von 2132 bp isoliert, die ein offenes Leseraster von 1929 bp beinhaltet. Sie codiert für ein Protein mit 643 Aminosäuren und einem errechneten Molekulargewicht von ca. 73 kD. Die Pisum sativum alpha-Dioxygenase wurde in E. coli als Fusionsprotein mit einem 6 x His-tag überproduziert und mittels Metallaffinitätschromatographie an Ni-NTA-Agarose isoliert. Studien zur Interaktion der P. sativum alpha-Dioxygenase mit Fettsäuresubstraten umfassten sowohl Versuche zu Anforderungen auf Seiten des Substrats als auch zu potentiellen Interaktionspartnern auf Seiten des Enzym. Es wurde gezeigt, dass für die Reaktion von alpha-Dioxygenasen mit Fettsäuren die freie Carboxylgruppe des Substrats unerlässlich ist. Aufgrund eines Aminosäuresequenzvergleichs zwischen der alpha-Dioxygenase aus Erbsen und PGHS-1 aus O. aries wurden vier Aminosäuren als potentielle Interaktionspartner auf Seiten der alpha-Dioxygenase aus Erbsen ausgewählt. Es handelte sich um die Arginin-Reste Arg-87, Arg-391, Arg-569 und Arg-570. Mit Hilfe der ortsspezifischen Mutagenese wurde gezeigt, dass der Aminosäurerest Arg-570 für die katalytische Aktivität unerlässlich ist. Die Expression der P. sativum alpha-Dioxygenase in keimenden Erbsen und jungen Erbsenpflanzen wurde sowohl in ihrem zeitlichen Verlauf als auch hinsichtlich der Gewebespezifität betrachtet. Die Ergebnisse zeigten, dass Keimung zu einer deutlichen Akkumulation von alpha-Dioxygenase mRNA in Erbsen führte. Auch alpha-Dioxygenase Protein war in großer Menge in keimenden und jungen Erbsenpflanzen vorhanden. Ausgeprägte Gewebespezifität war festzustellen: alpha-DOX mRNA fand sich fast ausschließlich in Wurzeln von Erbsenpflanzen, in Sprossgewebe dagegen war sie kaum vorhanden. Im Gegensatz dazu lag alpha-DOX Protein gleichermaßen in Spross- und in Wurzelgewebe vor. Parallel zur Reifung der Pflanzen nahm die Menge an alpha-DOX mRNA und Protein ab. Alpha-Dioxygenase-Aktivität war bereits in trockenen Samen detektierbar, während der Keimung nahm sie deutlich zu. Im Vergleich von Spross- und Wurzelgewebe war die Aktivität in Wurzeln höher, bezogen sowohl auf das Frischgewicht der Pflanzen als auch auf die Menge an Gesamtprotein (spezifische Aktivität). Die Untersuchungen an Wurzeln zeigten, dass die Aktivität bezogen auf das Frischgewicht der Pflanzen über den betrachteten Zeitraum kaum variierte, während die spezifische Aktivität mit zunehmendem Alter der Pflanzen kontinuierlich zunahm. Dieses Ergebnis deutet darauf hin, dass in Erbsen mehrere alpha-Dioxygenase-Isoenzyme vorhanden sind, so wie man dies für andere höhere Pflanzen bereits postuliert hat. Ein zellprotektiver Effekt von alpha-Dioxygenasen auf Pflanzen während der Interaktion mit Pathogenen ist bekannt. Möglicherweise ist dies auch der Grund für eine verstärkte Expression während der Keimung von Pflanzen. Die bevorzugte Expression in Wurzeln könnte auf eine Funktion als permanentes Schutzsystem gegen Infektion hindeuten.