The multifunctional protein At MFP2 is co-ordinately expressed with other genes of fatty acid β-oxidation during seed germination in <i>Arabidopsis thaliana</i> (L.) Heynh

Eastmond, Peter J.; Graham, Ian A.

doi:10.1042/bst0280095

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“…One of six acyl-CoA oxidases (ACX) catalyzes the oxidation step, adding a double bond while releasing hydrogen peroxide (Hayashi et al 1999;Hooks et al 1999;Froman et al 2000;Rylott et al 2003;Adham et al 2005;Pinfield-Wells et al 2005). Next, a multifunctional protein (MFP2 or AIM1), containing both enoyl-CoA hydratase and acyl-CoA dehydrogenase activity, forms a b-ketoacyl-CoA thioester (Richmond and Bleecker 1999;Eastmond and Graham 2000;Rylott et al 2006). This substrate undergoes a thiolasemediated retro-Claisen reaction, releasing two carbons as acetyl-CoA and producing a chain-shortened substrate that can reenter the b-oxidation spiral for continued catabolism.…”

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confidence: 99%

Identification and Characterization of Arabidopsis Indole-3-Butyric Acid Response Mutants Defective in Novel Peroxisomal Enzymes

et al. 2008

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Genetic evidence suggests that indole-3-butyric acid (IBA) is converted to the active auxin indole-3-acetic acid (IAA) by removal of two side-chain methylene units in a process similar to fatty acid boxidation. Previous studies implicate peroxisomes as the site of IBA metabolism, although the enzymes that act in this process are still being identified. Here, we describe two IBA-response mutants, ibr1 and ibr10. Like the previously described ibr3 mutant, which disrupts a putative peroxisomal acyl-CoA oxidase/ dehydrogenase, ibr1 and ibr10 display normal IAA responses and defective IBA responses. These defects include reduced root elongation inhibition, decreased lateral root initiation, and reduced IBA-responsive gene expression. However, peroxisomal energy-generating pathways necessary during early seedling development are unaffected in the mutants. Positional cloning of the genes responsible for the mutant defects reveals that IBR1 encodes a member of the short-chain dehydrogenase/reductase family and that IBR10 resembles enoyl-CoA hydratases/isomerases. Both enzymes contain C-terminal peroxisomaltargeting signals, consistent with IBA metabolism occurring in peroxisomes. We present a model in which IBR3, IBR10, and IBR1 may act sequentially in peroxisomal IBA b-oxidation to IAA.

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Identification and Characterization of Arabidopsis Indole-3-Butyric Acid Response Mutants Defective in Novel Peroxisomal Enzymes

et al. 2008

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“…Respecto a la segunda actividad implicada en β-oxidación, en el genoma de Arabidopsis se encuentran dos genes que codifican proteínas MFP con un amplio rango de substratos y que se expresan diferencialmente en la planta, llamados ABNORMAL INFLORESCENCE MERISTEM 1 (AIM1) (Richmond y Bleecker, 1999) y MULTIFUNCTIONAL PROTEIN 2 (MFP2) (Eastmond y Graham, 2000). Además, en el genoma de Arabidopsis se encuentran varios genes que codifican proteínas con funciones individuales de las MFP, tanto de enoilCoA hidratasa (At1g60550 y At5g43280) como hidroxiacil-CoA deshidrogenasa (At3g15290).…”

Section: Componentes De La β-Oxidaciónunclassified

“…No obstante, se han descrito diferencias en la expresión de algunos genes de β-oxidación en estos procesos. Mientras que la mayoría de genes ACXs aumentan su expresión en germinación (Hayashi et al, 1998a;Hooks et al, 1999;Eastmond et al, 2000b;Rylott et al, 2001), el gen MFP2 es el único de los genes MFP que aumenta su expresión durante la germinación de las semillas (Richmond y Bleecker, 1999;Eastmond y Graham, 2000). Por ultimo, el gen KAT2 codifica la isoenzima KAT que participa en mayor medida en esta etapa, disminuyendo sus niveles cuando la fotosíntesis es funcional (Kato et al, 1996;Hayashi et al, 1998b;Germain et al, 2001).…”

Section: Funciones De La β-Oxidaciónunclassified

“…Este proceso va asociado con una disminución de la expresión de los genes de fotosíntesis y un aumento de los de respiración mitocondrial, oxidación de ácidos grasos y movilización de nutrientes (Hopkins et al, 2007). Varios estudios relacionan un aumento de la expresión de los genes de β-oxidación en senescencia (Froman et al, 2000;Eastmond et al, 2000b;Eastmond y Graham, 2000;Hayashi et al, 2001;Germain et al, 2001;, que han sido confirmados mediante análisis transcriptómicos realizados en hojas senescentes (Gepstein et al, 2003;Guo et al, 2004;Lin y Wu, 2004).…”

Section: Senescenciaunclassified

“…El acetil-CoA producido por β-oxidación es metabolizado a través del ciclo del glioxilato y de la gluconeogénesis para dar lugar finalmente a sacarosa que proporciona la energía que sustenta el crecimiento de la planta hasta que los cotiledones llegan a ser fotosintéticamente activos (Beevers, 1961;Trelease, 1984;Gerhardt, 1992;Graham y Eastmond, 2002). Esta degradación requiere de altos niveles de actividad de las enzimas correspondientes y correlaciona con un aumento de la expresión de los genes de β-oxidación en este tejido (Kato et al, 1996;Hayashi et al, 1998a;1998b;Hooks et al, 1999;Eastmond y Graham, 2000;Eastmond et al, 2000b;Germain et al, 2001;Rylott et al, 2001). En este sentido, aunque se había descrito que la expresión de todos los genes de β-oxidación era regulada coordinadamente durante la germinación y desarrollo posterior , los datos transcriptómicos mostrados indicaban que de todos los genes KAT, únicamente la expresión del gen KAT2 aumentaba durante el desarrollo postgerminativo temprano (figura 9.A).…”

Section: La Expresión De Los Genes Kat Es Regulada Espacial Yunclassified

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Función del gen 3-cetoacil-CoA tiolasa 2 (KAT2) en defensa y desarrollo. Participación de los peroxisomas en las respuestas a herida en Arabidopsis thaliana.

Toro¹,

Cruz²

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A mis padres A Andrés RESUMEN La β-oxidación es un proceso metabólico esencial en las células eucarióticas.Tradicionalmente, esta ruta catabólica ha sido considerada en plantas como la vía principal de degradación de ácidos grasos en las células. Sin embargo, en los últimos años, la β-oxidación de plantas está siendo objeto de un gran interés científico por su implicación en funciones relacionadas con el desarrollo y la defensa. En este contexto, aunque en estudios bioquímicos previos se había propuesto la participación de reacciones de β-oxidación en la biosíntesis de ácido salicílico (SA) y ácido jasmónico (JA), moléculas señalizadoras clave en las respuestas de defensa de plantas frente a patógenos y herida, no se había descrito la implicación de ningún enzima de β-oxidación hasta la realización de este trabajo. De todos los pasos enzimáticos implicados en esta ruta, la familia de las 3-cetoacil-CoA tiolasas (KAT) son las enzimas y genes menos estudiados. Este trabajo se ha centrado en la caracterización molecular y funcional de los distintos genes que codifican proteínas KAT de Arabidopsis, principalmente del gen KAT2 que codifica la proteína con la función KAT mayoritaria en β-oxidación en Arabidopsis. Para determinar las posibles funciones del gen KAT2 en procesos relacionados con el desarrollo y con la defensa de las plantas, se generaron plantas transgénicas con pérdida o ganancia de función del gen y otras donde la secuencia promotora de KAT2 se fusionó a genes delatores, las cuales permitieron caracterizar en mayor profundidad el patrón de expresión de este gen en Arabidopsis. Los análisis de expresión realizados demostraron que la herida activa transcripcionalmente genes de β-oxidación con un patrón de inducción específico. Concretamente, el gen KAT2 aumentó su expresión a través de una vía de señalización independiente de la señalización mediada por JA y posiblemente dependiente de ácido abcísico. Además, plantas transgénicas con una expresión reducida del gen KAT2 mostraron en respuesta a la herida una disminución severa en la acumulación de JA, indicando que KAT2 interviene en la biosíntesis de JA en respuesta a herida y posiblemente en otras respuestas de defensa dependientes de esta hormona. Este resultado constituye la primera evidencia de la implicación de un enzima de β-oxidación en la biosíntesis de JA en plantas. Por el contrario, frente a patógenos biotrofos como Pseudomonas syringae o a luz ultravioleta C, cuya defensa depende mayoritariamente de la síntesis y señalización de SA en la planta, el análisis de genes marcadores permitió comprobar que KAT2 no interviene en la síntesis de esta hormona. Por tanto, la ruta de biosíntesis de SA dependiente de reacciones de β-oxidación, descrita previamente en solanáceas, no está activa en respuesta a estrés en Arabidopsis. Además de las respuestas a estrés, se analizó la función del gen KAT2 en procesos del desarrollo como la germinación, el establecimiento postgerminativo y en procesos de senescencia. Estos análisis demostraron que KAT2 es necesar...

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Lipid Metabolism

Schmid

2004

Handbook of Plant Biotechnology

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Lipids are an immensely diverse group of compounds, technically including all biomolecules that dissolve more readily in non‐polar solvents than in water. This review will emphasisze two prominent groups of lipids: the acyl lipids, whose hydrophobic units are derived from fatty acids, and the isoprenoids, made up of five‐carbon isopentene units. Acyl lipids, in the form of the triacylglycerols stored as energy reserves, underpin the vegetable oil industry. In addition, acyl lipids that dominate the bilayers of plant membranes, are indispensable for the protective layers that prevent plant desiccation and pathogen attack, and include several signalling molecules. Isoprenoids are even more diverse than acyl lipids, with more than 25,000known. Two prominent groups are the sterols, which are important membrane constituents, and the carotenoids, which collect light for photosynthesis, protect plants from excessive light, attract pollinators and fruit dispersal agents, and provide vitamin A precursors for consumers. Biotechnology has provided both a tool for understanding plant lipid metabolism, and a means of altering quality and quantity of these constituents to better serve the needs of industry and human nutrition better.

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The multifunctional protein At MFP2 is co-ordinately expressed with other genes of fatty acid β-oxidation during seed germination in Arabidopsis thaliana (L.) Heynh

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