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Lexikon der Biologie: Invertase

Invertase w, Invertin, Saccharase, β-Fructosidase, universell verbreitetes Enzym (Glykosidasen), das besonders in Hefe, Pilzen und Höheren Pflanzen, aber auch im Magensaft der Bienen vorkommt und die irreversible Spaltung des optisch rechtsdrehenden Rohrzuckers (Saccharose) in den linksdrehenden Invertzucker (Gemisch aus Glucose und Fructose; Inversion) katalysiert. Bei Pflanzen kommt Invertase in mehreren Isoformen vor. Die apoplastische Invertase (Apoplast, Zellwandraum) spielt nach heutigem Kenntnisstand eine wichtige Rolle bei der Phloem-Entladung in Verbrauchs- oder Speichergeweben (sink). Sie spaltet das im Phloem der Leitbündel transportierte Disaccharid Saccharose in die von den Zellen durch Cotransport mit Protonen aufnehmbaren Hexosen. Durch die Aufrechterhaltung eines steilen Saccharose-Gradienten zwischen Phloem und sink ist die Invertase ein wichtiger Faktor bei der Festlegung der sink-Kapazität eines Gewebes oder Organs. Manche Pflanzen können jedoch auch direkt Saccharose durch die Plasmamembran in die Zellen aufnehmen. Die genaue Funktion der vakuolären Invertase ist nicht bekannt. Sie hat aber vermutlich eine Funktion beim Metabolismus der intravakuolär gespeicherten Saccharose. In diesem Kompartiment liegt das Enzym in Keimlingen, Früchten, Speicherwurzeln und Meristemen in hoher Konzentration vor. Hinweise gibt es bei manchen Pflanzen auch auf eine cytoplasmatische Invertase. Auch Mikroorganismen synthetisieren und scheiden Invertase aus. Sowohl pathogene Bakterien und Pilze als auch die symbiontischen Pilze der Mykorrhiza nutzen so die Wirts-Saccharose als Kohlenstoff- und Energiequelle. Andererseits induziert Pathogenbefall auch die Synthese einer apoplastischen Invertase durch die Pflanze. Dies wird als Teil der Pathogenabwehr betrachtet (pflanzliche Abwehr). Die befallenen Gewebe werden dadurch besser mit Kohlenhydraten versorgt, mit denen sie den erhöhten Energiebedarf bei der Abwehr decken können. Es bestehen deutliche Sequenzhomologien der pflanzlichen Invertase zu pflanzlichen und bakteriellen Enzymen des Fructan-Stoffwechsels (Fructane). Aus Zichorie (Cichorium) wurde ein Enzym isoliert, das bei niedrigen Saccharose-Konzentrationen als Invertase fungiert, bei hohen Konzentrationen jedoch mehr und mehr die Synthese von Isokestose katalysiert. Durch gentechnologische Methoden (Gentechnologie) kann man Invertase (z.B. aus Hefe) in transgenen Pflanzen (z.B. Tabak) in verschiedenen Zellkompartimenten (Zellwandraum, Cytoplasma, Vakuole) gesteigert zur Expression bringen. Dies hat in allen Fällen den Effekt, daß das Beladen des Phloems mit Saccharose unterbleibt und aus den Blättern (der source) keine Saccharose in die sinks abtransportiert werden kann. Durch diesen starken Eingriff in die natürlichen sink-source-Relationen kommt es zur Akkumulation von Stärke und löslichen Zuckern in den Blättern, zu Chlorosen und Nekrosen und zu einer Hemmung der Photosynthese. Dies führt insgesamt zu einer starken Beeinträchtigung der Entwicklung der transgenen Pflanzen.

M.H.

Hoppe-Seyler (E.F.I.)

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