Thomas Balkenhohl

Abbau von Speichertriglyzeriden in keimenden Samen der Gurke (Cucumis sativus)

Dissertation zur Erlangung des akademischen Grades doctor rerum naturalium (Dr. rer. nat.) vorgelegt an der Mathematisch-Naturwissenschaftlich-Technischen Fakultät der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg
verteidigt am 12.07.2000

Abstract
Speicherlipide (Triacylglyzeride) ölhaltiger Samen werden in den Lipidkörpern gelagert. Die Speicherlipide der Gurkenkeimblätter werden im Verlauf der Keimung zunehmend durch eine Lipoxygenase (LOX) oxygeniert, welche an der Lipidkörpermembran lokalisiert ist. In dieser Arbeit konnten fünf verschiedene Produkte einer LOX isoliert werden, die spezifisch Linolsäure zu (13S)-Hydroperoxyoctadecadiensäure ((13S)-HPODE) oxygeniert. Bei diesen fünf Verbindungen handelte es sich überwiegend um LOX-Produkte des Trilinoleins.
Weiterhin konnte an der Lipidkörpermembran der Gurke eine Lipase-Aktivität nachgewiesen werden, die selektiv die Freisetzung des LOX-Produktes (13S)-H(P)ODE aus den Speicherlipiden katalysiert. Die Anreicherung dieser Aktivität führte zu der Isolierung eines Proteins mit einem Molekulargewicht von 110 kDa. Die Charakterisierung dieses Enzyms ergab ein alkalisches pH-Optimum von pH 8,5 und zeigte, dass sich die katalytische Aktivtät nicht auf LOX-Produkte in den Speicherlipiden beschränkt, sondern sich auf oxygenierte Fettsäuren in den Triacylglyzeriden verallgemeinern lässt. Es konnte festgestellt werden, dass die Aktivität unabhängig davon war, ob die veresterte Fettsäure ein Hydroxy-, Hydroperoxy- oder Epoxygruppe enthielt. An der Lipidkörpermembran anderer Ölsaaten konnte ebenfalls eine hydrolytischeAktivtät nachgewiesen werden, die bevorzugt oxygenierte Fettsäuren aus den Speicherlipiden freisetzte.

Storage lipids (triacylglycerols) of oil seeds are stored in lipid bodies. The storage lipids of cucumber cotyledons are oxygenated during the time course of germination by a lipoxygenase (LOX), which is localized at the lipid body membrane. In this work five different products of a LOX could be isolated, which specifically oxygenates linoleic acid to (13S)-hydroperoxyoctadecadienoicacid ((13S)-HPODE). These substances are predominantly reaction products of a LOX with trilinolein. Furthermore a lipase activity at the lipid body membrane could be detected which selectively catalyses the release of (13S)-H(P)ODE from the storage lipids. The enrichment of the activity led to the purification of a protein with a molecular weight of 110 kDa. The characterization of the enzyme showed an alkaline pH-optimum of pH 8,5. Additionally it could be shown that the activity of the enzyme is not restricted to LOX-products, rather than to oxygenated fatty acids in the triacylglycerols. The activity of the enzyme is independent of the fact if the esterified fatty acid contains a hydroperoxy-, hydroxy- or an epoxy group.
Other oil seeds contain also a hydrolytic activity at the lipid body membrane which predominantly releases oxygenated fatty acids from the storage lipids.

Keywords:
Speicherlipide, Gurkenkeimblätter, Lipidkörper, Lipoxygenase, Lipase, (13S)-HPODE

Storage lipids, cucumber cotyledons, lipid bodies, lipoxygenase, lipase, (13S)-HPODE

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Inhaltsverzeichnis
Abkürzungsverzeichnis, Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung (1-7)
2. Material und Methoden (8-26)
3. Ergebnisse (27-72)
4. Diskussion (73-92)
5. Zusammenfassung (93-94)
6. Literaturverzeichnis (95-100)