Im Menschen spiegelt sich die essentielle Bedeutung von Proteinen bei der Peroxisomen-Biogenese durch das letal verlaufende Krankheitsbild des Zellweger-Syndroms wider, das durch den Defekt beteiligter Proteine (Peroxine) hervorgerufen wird. In Fibroblasten-Zellen des Menschen und in P. pastoris führt das Ausschalten von PEX10 zur Anhäufung leerer Membranvesikel mit einer Importdefizienz von Matrixproteinen, während Nullmut-anten von H. polymorpha keinerlei peroxisomale Strukturen mehr aufweisen. Aus verschiedenen Pflanzenarten wurden bislang nur 6 von vermutlich 15 Peroxinen klo-niert. In dieser Untersuchung wurden mit der Klonierung des PTS2-Rezeptors PEX7 und dem putativ integralen Membranprotein PEX10 die cDNA-Sequenzen zweier weiterer Pe-roxine aus Arabidopsis aufgeklärt. Ziel dieser Arbeit war die Charakterisierung von AthPEX10 als ein essentielles Peroxin-Homolog im Genom von Arabidopsis thaliana. Die Analyse einer PEX10-Transposon-Linie ergab eine ER-korrelierte Funktion des Gens bei der Formation von Lipidkörpern und Proteinvesikeln. Eine Ausschaltung des Gens führte in Embryonen des Globular- und Herzstadiums zu einer abnormen Organisation der Membranen auf Ultrastrukturebene, während Peroxisomen sich nicht ausbilden konnten. Der Phänotyp liess sich durch Komplementation mit dem Volllängen-Gen kompensieren, nicht aber durch die Transformation von pex10 mit zerstörtem Zinkfinger-Motiv. Um neben der frühen Funktion von AthPEX10 bei der multiplen Organellenbiogenese zu-sätzliche Aufgaben innerhalb der Peroxisomen-Funktion untersuchen zu können, wurde dZnpex10 mit zerstörtem Zinkfingermotiv in Wildtyppflanzen überexprimiert. In Wachs-tumstests und Untersuchungen der Photosyntheseleistungen unter Normalatmosphäre und fünffach erhöhter CO2-Konzentration konnte ein überzeugender Zusammenhang zwischen der Peroxisomen-Funktionalität und photorespiratorischen Effekten hergestellt werden. Lokalisationsstudien von AthPex10p in H. polymorpha unterstützen die Hypothese einer eigenständigen und pleiotropen Funktion von PEX10 in Pflanzen, die durch Komplementa-tionsuntersuchungen pex10-defizienter Hefestämme mit verschiedenen Hybridkonstrukten getragen wird. Hinweise auf eine ER-abhängige Funktion von AthPEX10 bei der frühen Peroxisomen-Biogenese in Arabidopsis-Zellkulturen ergaben sich auch durch in situ Lokalisationsanaly-sen mithilfe eines Antikörpers gegen AthPex10-6His in Kollaboration mit dem Department of Biology an der Arizona State University in USA. Die Erkenntnisse aus den verschiedenen Untersuchungsansätzen flossen in die Erstellung eines Funktionsentwurfs von AthPex10p während der frühen Organellenbiogenese ein, so-wie eines Modells zum Matrixprotein-Import in Pflanzen.     «

Im Menschen spiegelt sich die essentielle Bedeutung von Proteinen bei der Peroxisomen-Biogenese durch das letal verlaufende Krankheitsbild des Zellweger-Syndroms wider, das durch den Defekt beteiligter Proteine (Peroxine) hervorgerufen wird. In Fibroblasten-Zellen des Menschen und in P. pastoris führt das Ausschalten von PEX10 zur Anhäufung leerer Membranvesikel mit einer Importdefizienz von Matrixproteinen, während Nullmut-anten von H. polymorpha keinerlei peroxisomale Strukturen mehr aufweisen...     »

In humans the essentiality of proteins for peroxisomal biogenesis is reflected in the fatal disease "Zellweger Syndrom", which is caused by defective proteins (peroxins). In human fibroblasts and in cells of Pichia pastoris the knockout of PEX10 leads to accumulation of empty membrane vesicles that are deficient in the import of matrix proteins, whereas knockouts in Hansenula polymorpha fibroblasts completely lack peroxisomal structures. So far, only six out of presumably 15 peroxins from various plant species have been clo-ned. In this study, the cDNA sequence of two additional Arabidopsis peroxins, PTS2-receptor PEX7 and putative integral membrane protein PEX10, are described. The object of the study was the characterization of AthPex10p as an essential peroxin homolog in the Arabidopsis thaliana genome. The analysis of a PEX10 transposon line revealed an ER-correlated role of the gene during formation of lipid bodies and protein vesicles. Knockout of the gene resulted in an abnor-mal membrane organization in embryogenesis and no formation of peroxisomes as shown by ultrastructural analyses. Complementation with the complete gene restored the wild type phenotype, while this was not the case with pex10 containing a disrupted zincfinger motive. In order to investigate additional roles of AthPex10p in peroxisomal function dZnpex10 containing a disrupted zincfinger motive was overexpressed in wild type plants. Analysis of growth and photosynthesis in normal atmosphere as well as in atmosphere with a five fold higher CO2 concentration revealed a striking correlation between peroxisomal func-tionality and photorespiratory effects. Localization studies of AthPex10p in H. polymorpha supported the hypothesis of a multi-ple pleiotropic function of PEX10 in plants. This is supported by complementation analy-ses of Pex10 deficient yeast strains with different hybrid constructs. Indications of ER-dependent functions of AthPEX10 during early peroxisome biogenesis in Arabodopsis cell cultures were obtained in collaboration with the Department of Biology, Arizona State University by in situ localization analysis with an antibody recognizing Ath-PEX10-6His. The observations from the different approaches were rationalized into a model of the func-tion of AthPex10 in early organelle biogenesis and into a model on import of matrixpro-teins into peroxisomes of plants.     «

In humans the essentiality of proteins for peroxisomal biogenesis is reflected in the fatal disease "Zellweger Syndrom", which is caused by defective proteins (peroxins). In human fibroblasts and in cells of Pichia pastoris the knockout of PEX10 leads to accumulation of empty membrane vesicles that are deficient in the import of matrix proteins, whereas knockouts in Hansenula polymorpha fibroblasts completely lack peroxisomal structures. So far, only six out of presumably 15 peroxins from variou...     »