GABA/BABA
Šikimátová dráha


GABA
GABA receptor – Wikipedie
•Běžná ne-proteinogenní AK, signální molekula u živočichů a rostlin
•GABA se váže na hliníkem-aktivovaný transportér malátu (ALMT) = eflux GABA do apoplastu
•vysoká intracelulární hladina inhibuje eflux malátu
•GABA vzniká z:
     - katabolismu polyaminů v peroxisomech
     - anabolismu polyaminů v plastidech
     - glutamátu de-karboxylací pomocí Glu-dekarboxylázy
The core pathways of proline metabolism. Proline synthesis from... | Download Scientific Diagram
Polyamine Biosynthesis in Plants

GABA shunt
•GABA shunt (zkratka)  obchází reakce citrátového cyklu (2-OGDH a sukcinyl-CoA syntetasu)
•z mitochon drie není transportován Glu, ale 2-oxoglutarát pomocí OMT přenašečů
•detailní regulace GABA zkratky je dosud neznámá
•GABA se silně akumuluje po stresu (biotický, abiotický) = až 200-násobné zvýšení
•Aktivita 2-OGDH naopak v důsledku stresu klesá
•GABA se podílí na signalizaci, vývoji a udržování rovnováhy mezi uhlíkem a dusíkem
•

BABA
•ne-proteinogení AK
•dříve považována za xenobiotikum, nedávno však zjištěna endogenní hladina v rostlinách
•aktivuje u rostlin rezistenci proti biotickému a abiotickému stresu
•interaguje s apartyl-tRNA syntetasou = translokace enzymu do cytosolu a aktivace VOZ TF
•Aktivace VOZ TFs vede k potlačení odpovědí souvisejících s k. abscisovou
Schwarzenbacher et al. 2020

Šikimátová dráha
Hiroshi et al. 2012, Annual review of plant biology
•Vyskytuje se pouze u rostlin a bakterií, syntéza aromatickým AK
DAHPS: 3-deoxy-D-arabino-heptulosonate7-phosphatesynthase
DQS: 3-dehydroquinatesynthase
DHQD/SD: 3-dehydroquinate-dehydratase
SK: shikimate kinase
ESPS: 3-phosphoshikimate1-carboxyvinyltransferase
CS: chorismatesynthase
CM: chorismatemutase
PAT: prephenate aminotransferase
ADT: arogenatedehydratase
TyrAa: arogenate TyrA dehydrogenase
AS: anthranilate synthase

Glyphosate (Bayer CropScience)
Glyphosate.svg
•Objeven 1970 firmou Monsanto jako derivát aminomethylphosphonové kyseliny pro změkčení vody
•U dvou derivátů lehce herbicidní účinky = John E. Franz nasyntetizoval derivát se silnou
herbicidní aktivitou
•Vstřebání je primárně přes listy, minimálně přes kořeny
•Mechanismus účinku –inhibice rostlinné EPSP syntázy
•U bakterií (A. tumefaciens) se vyskytuje třída II EPSP syntázy rezistentní k inhibici
 Funke et al. 2006

Glyphosate (Bayer CropScience)
Crop
Year approved
Soybean
1996
Canola
1996
Cotton
1997
Maize
1998
Sugarbeet*
1999
Alfalfa**
2005
* removed from market after first introduction, but reintroduced in 2008
** returned to regulated status in 2007 by court order
Glyphosate-resistant crops that have been deregulated in the USA (approved for sale).
Adoption rate of glyphosate-resistant crops in the United States.
http://www.agbioforum.org/v12n34/v12n34a10-fig1.jpg
Species
Country
Amaranthus palmeri
United States
Amaranthus tuberculatus
United States
Ambrosia artemissifolia
United States
Ambrosia trifida
United States
Conyza spp
United States
Brazil
Euphorbia heterophylla
Brazil
Lolium spp
United States
Brazil
Sorghum halepense
Argentina
United States
Data from Heap (2009).
Glyphosate-resistant weeds infesting glyphosate-resistant crops in North and South America.

Glufosinát (Bayer CropScience)
•Mezi roky 1960 a 1970 vědci University of Tübingen a Meiji Seika Kaisha Company objevili, že
bakterie rodu Streptomyces produkují tripeptid (bialaphos), který inhibuje růst bakterií.
•Obsahoval dva alaniny a AK analog glutamátu, který nazvali "phosphinothricin".
•Phosphinothricin inhibuje aktivity glutamin syntázy a prvně syntetizován v roce 1970 jako
racemická směs
•Později nazván glufosinát
Skeletal formula of glufosinate
•Na konci 80tých let objeven u bakterií Streptomyces enzym, který inaktivuje phosphinothricin
•Izolovaný gen ze Streptomyces hygroscopicus nazván “bialaphos resistance" (bar).
•Izolovaný gen ze Streptomyces viridochromeogenes nazván "phosphinothricin acetyltransferase"
(pat).
Bialaphos - Wikipedia
bialaphos
phosphinothricin

Syntéza SA
•u rostlin objeveny dvě syntézní dráhy k. salicylové
•každý rostlinný druh využívá pouze jednu z nich jako hlavní