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Lexikon der Biologie: Ethylen-Synthese

Ethylen-Synthese. Die Synthese des gasförmigen Phytohormons Ethylen (H2C=CH2) in der Pflanze geht von Methionin aus ( vgl. Abb. ). Durch Koppelung an Adenosin durch S-Adenosylmethionin-Synthetase entsteht S-Adenosylmethionin (SAM). Aus dem durch die 1-Aminocyclopropancarbonsäure-Synthase (ACC-Synthase) gebildeten Folgeprodukt 1-Aminocyclopropancarbonsäure (ACC) wird durch 1-Aminocyclopropancarbonsäure-Oxidase (ACC-Oxidase) Ethylen freigesetzt. Die Bildung der ACC-Oxidase wird durch das Endprodukt des Stoffwechselwegs, also durch Ethylen selbst, stimuliert. Hier liegt also eine selbstverstärkende Rückkopplung vor. Dies dient vermutlich dazu, die verschiedenen Bereiche einer Frucht aufeinander abzustimmen. Die Zellen, die als erste Ethylen bilden, können dadurch nach dem Schneeballprinzip die Ethylenbildung in den benachbarten Zellen stimulieren. ACC kann durch 1-Aminocyclopropancarbonsäure-N-Malonyltransferase (ACC-N-Malonyltransferase) in N-Malonyl-ACC überführt werden. Das bei der Spaltung von SAM entstehende S-Methyl-Thioadenosin (MTA) wird durch S-Methyl-Thioadenosin-Nucleosidase zu S-Methyl-Thioribose (MTR) umgesetzt, welches wieder zu SAM recycliert wird. Die Ethylen-Synthese im Zuge der pflanzlichen Entwicklung und in Reaktion auf Umweltsignale (Verwundung, Streß; pflanzliche Abwehr, Pflanzenstreß) wird maßgeblich durch die Aktivität der ACC-Synthase kontrolliert (Schrittmacherenzyme), in geringerem Ausmaß durch die ACC-Oxidase. N-Malonyl-ACC ist das häufigste Konjugat von ACC. Durch die Konjugation von ACC wird dieses Ausgangsprodukt der Ethylen-Synthese der Reaktion entzogen. Ähnlich wie bei anderen Pflanzenhormonen auch, könnte also der Pegel aktiven Hormons von ACC-N-Malonyltransferase durch Konjugation begrenzt werden. Daneben erkennt die ACC-N-Malonyltransferase noch weitere Substrate und spielt vermutlich eine Rolle bei Stoffwechselwegen, die gar nichts mit der Ethylen-Synthese zu tun haben, wie etwa die Entgiftung von D--Aminosäuren. Das gebildete Ethylen ist an der Expression Ethylen-induzierter Gene beteiligt. Durch Applikation von Ethylen-Inhibitoren und Ethylen-Antagonisten können Ethylen-Wirkungen unterbunden werden. Eine verstärkte Freisetzung von Ethylen erreicht man durch Besprühen mit Ethephon ( vgl. Abb. ), aus dem in der Pflanze nichtenzymatisch Ethylen freigesetzt wird.

M.H./P.N.



Ethylen-Synthese

Abkürzungen: SAM = S-Adenosylmethionin; ACC = 1-Aminocyclopropancarbonsäure; MTA = S-Methyl-Thioadenosin; MTR = S-Methyl-Thioribose.
Enzyme: 1 SAM-Synthetase; 2 ACC-Synthase; 3 ACC-Oxidase; 4 ACC-N-Malonyltransferase; 5 MTA-Nucleosidase.



Ethylen-Synthese

Ethephon

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