In Pflanzen ist die Aminosäure Tryptophan zusätzlich zu ihrer Rolle in der Proteinbiosynthese Ausgangspunkt für die Synthese zahlreicher Phytohormone und Sekundärmetabolite. Potentielle Kandidatengene wurden auf eine Beteiligung am Tryptophansynthase-Komplex in Mais hin untersucht. Dieser Komplex katalysiert die Bildung von Indol aus Indol-3-Glycerinphosphat (alpha-Reaktion) und die Kondensation von Indol und Serin zu Tryptophan (beta-Reaktion) und ist aus den Untereinheiten alpha-beta-beta-alpha aufgebaut. Der Tryptophansynthase-Komplex wurde in Blattextrakten aus Wildtyp-Mais durch Größenausschlusschromatographie untersucht. Ein ~155 kDa-Komplex mit Tryptophansynthase-Aktivität und ein ~95 kDa-Komplex mit beta-Aktivität ließen sich nachweisen. alpha-Aktivität ist im Komplex, aber auch in einer monomerischen Fraktion (~30 kDa) messbar. Diese Aktivität tritt in der Zmbx1-Mutante nicht auf und ist daher wohl eher ZmBX1-Enzymen als freien alpha-Untereinheiten zuzuschreiben. Die Genprodukte von ZmTSAlike2 und ZmTSB1 bilden in vitro einen Tryptophansynthase-Komplex. Typischerweise wird in diesem Komplex die katalytische Effizienz der alpha-Reaktion im Vergleich zu freiem alpha stark gesteigert.
Ein wichtiges Tryptophanderivat im Pflanzenreich ist das am häufigsten vorkommende Auxin Indol-3-Essigsäure (IAA). IAA ist an zahlreichen Prozessen wie Apikaldominanz, Seitenwurzelbildung, Embryonalentwicklung und Tropismen beteiligt. Maiskornextrakte setzten Tryptophan mit einer Rate von 0,5 pmol mg-1 min-1 zu IAA um. Durch Gelfiltration wurde ein 180 kDa großer, putativer IAA-Synthase-Komplex nachgewiesen. Diese IAA-Synthase-Aktivität in Mais konnte lediglich 64fach angereichert werden. Weitere Aufreinigungsversuche scheiterten am schnellen Aktivitätsverlust, so dass keine Aussagen über die Zusammensetzung des Komplexes möglich waren.
Als Kandidatengene der Auxinbiosynthese in Mais (Zea mays) wurden neben einer Amidase (ZmAmi1) auch zwei Nitrilasegene (ZmNit1 und ZmNit2) isoliert, die untereinander 73% Übereinstimmung in ihrer Aminosäuresequenz aufweisen. Heterolog exprimiertes ZmNIT2 ist in der Lage verschiedene Nitrile umzusetzen, wobei das Enzym für den Umsatz von Indol-3-Acetonitril (IAN) in IAA die beste katalytische Effizienz zeigt. Nitrilaseprotein und endogene Nitrilaseaktivität, wie auch das Substrat IAN sind in Maiskörnern und in Primärwurzel- und Koleoptilenspitzen junger Keimlinge nachweisbar. In IAN-haltigem Wasser gezogene Maiskeimlinge haben eine erhöhte Nitrilaseexpression und zeigen Auxin-typische Effekte wie verkürzte Wurzeln.
Um die Bedeutung der Hydrolyse von IAN zu IAA durch ZmNIT2 in vivo nachzuweisen, wurden Zmnit2-knock-out-Mutanten untersucht. Diese sind weniger sensitiv gegenüber exogen zugegebenem IAN und weisen deutlich verkürzte Primärwurzeln und signifikant weniger Gesamt-IAA in Korn und jungen Primärwurzelspitzen auf als der Wildtyp. Expression von ZmNIT2, Enzymparameter und Mutantenphänotyp machen eine Beteiligung dieser Nitrilase an der Auxinbiosynthese im Korn und jungen Primärwurzeln wahrscheinlich. ZmNIT1 zeigt in vitro mit verschiedenen getesteten Nitrilverbindungen keine Aktivität und die Mutante weist keinen Auxinphänotyp auf. In vitro bilden ZmNIT1 und ZmNIT2 hochmolekulare heteromere Komplexe, die neben IAN auch beta-Cyanoalanin, das als Intermediat der Cyanid-Detoxifikation diskutiert wird, hydrolysieren.
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