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Publikationen - Molekulare Signalverarbeitung

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Publikation

Wasternack, C.; Hause, B.; Blütenduft, Abwehr, Entwicklung: Jasmonsäure - ein universelles Pflanzenhormon Biologie in unserer Zeit 44, 164-171, (2014) DOI: 10.1002/biuz.201410535

Pflanzen müssen gegen vielfältige biotische und abiotische Umwelteinflusse eine Abwehr aufbauen. Aber gleichzeitig müssen sie wachsen und sich vermehren. Jasmonate sind neben anderen Hormonen ein zentrales Signal bei der Etablierung von Abwehrmechanismen, aber auch Signal von Entwicklungsprozessen wie Blüten‐ und Trichombildung, sowie der Hemmung von Wachstum. Biosynthese und essentielle Komponenten der Signaltransduktion von JA und seinem biologisch aktiven Konjugat JA‐Ile sind gut untersucht. Der Rezeptor ist ein Proteinkomplex, der “JA‐Ile‐Wahrnehmung” mit proteasomalem Abbau von Repressorproteinen verbindet. Dadurch können positiv agierende Transkriptionsfaktoren wirksam werden und vielfältige Genexpressionsänderungen auslösen. Dies betrifft die Bildung von Abwehrproteinen, Enzymen der JA‐Biosynthese und Sekundärstoffbildung, und Proteinen von Signalketten und Entwicklungsprozessen. Die Kenntnisse zur JA‐Ile‐Wirkung werden in Landwirtschaft und Biotechnologie genutzt.
Publikation

BERGER, S.; Weichert, H.; Porzel, A.; Wasternack, C.; Kühn, H.; Feussner, I.; Enzymatic and non-enzymatic lipid peroxidation in leaf development BBA-Mol. Cell Biol. Lipids 1533, 266-276, (2001) DOI: 10.1016/S1388-1981(01)00161-5

Enzymatic and non-enzymatic lipid peroxidation has been implicated in programmed cell death, which is a major process of leaf senescence. To test this hypothesis we developed a high-performance liquid chromatography (HPLC) method for a simultaneous analysis of the major hydro(pero)xy polyenoic fatty acids. Quantities of lipid peroxidation products in leaves of different stages of development including natural senescence indicated a strong increase in the level of oxygenated polyenoic fatty acids (PUFAs) during the late stages of leaf senescence. Comprehensive structural elucidation of the oxygenation products by means of HPLC, gas chromatography/mass spectrometry and 1H nuclear magnetic resonance suggested a non-enzymatic origin. However, in some cases a small share of specifically oxidized PUFAs was identified suggesting involvement of lipid peroxidizing enzymes. To inspect the possible role of enzymatic lipid peroxidation in leaf senescence, we analyzed the abundance of lipoxygenases (LOXs) in rosette leaves of Arabidopsis. LOXs and their product (9Z,11E,13S,15Z)-13-hydroperoxy-9,11,15-octadecatrienoic acid were exclusively detected in young green leaves. In contrast, in senescing leaves the specific LOX products were overlaid by large amounts of stereo-random lipid peroxidation products originating from non-enzymatic oxidation. These data indicate a limited contribution of LOXs to total lipid peroxidation, and a dominant role of non-enzymatic lipid peroxidation in late stages of leaf development.
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Wasternack, C.; Hause, B.; Stressabwehr und Entwicklung: Jasmonate — chemische Signale in Pflanzen Biologie in unserer Zeit 30, 312-320, (2000) DOI: 10.1002/1521-415X(200011)30:6<312::AID-BIUZ312>3.0.CO;2-8

Chemische Signale wurden bereits im 19.Jahrhundert als Regulatoren von Wachstum und Entwicklung der Pflanzen postuliert.In den letzten 70 Jahren wurde die Wirkungsweise der klassischen Pflanzenhormone wie der Auxine, Gibberelline, Cytokinine, Ethylen und Abscisinsäure aufgeklärt. Doch erst im letzten Jahrzehnt entdeckte man die Bedeutung der Brassinosteroide, der Peptidhormone und der Jasmonate.
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Ward, J. L.; Gaskin, P.; Beale, M. H.; Sessions, R.; Koda, Y.; Wasternack, C.; Molecular modelling, synthesis and biological activity of methyl 3-methyljasmonate and related derivatives Tetrahedron 53, 8181-8194, (1997) DOI: 10.1016/S0040-4020(97)00485-7

Methyl 3-methyljasmonate was synthesised from methyl jasmonate via methyl 3,7-dehydrojasmonate. Molecular modelling predicted an increase in the proportion of cis-orientated side-chains for equilibrated 3-methyl-substituted jasmonate. The synthetic 3-methyljasmonate was shown by gc-ms analysis to equilibrate to a 2:1 ratio of isomers, which appeared from the NMR spectra to comprise mainly the cis-isomer. Surprisingly, both 3,7-dehydro- and 3-methyl-derivatives were inactive in four well established jasmonate bioassays. Methyl-2-methyljasmonate was synthesised and also found to be inactive. Methyl 4,5-dehydrojasmonate was prepared, via the 5-diazo derivative. Both of these compounds have low activity. Our results are discussed with reference to previous knowledge of jasmonate structure-activity relationships and indicate that there are stringent steric demands in jasmonate-receptor interactions.
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