174 resultados para phenylpropanoid glycoside
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Ziel der Arbeit war es, Sialyl-LewisX-Mimetika auf Basis ortho-C-glycosylierter Phenole als Inhibitoren für die Selektin-Ligand-Wechselwirkungen zu synthetisieren. Dazu wurde zunächst die Stereoselektivität der ortho-C-Mannosylierung untersucht. Dabei wurde gezeigt, dass bei der Umsetzung von Phenolen mit dem benzylgeschützten Mannosyl-trichloracetimidat in Gegenwart von TMSOTf selektiv das β-C-Mannosid erhalten wurde. Gleichzeitig konnte anhand der NMR-spektroskopischen Untersuchungen nachgewiesen werden, dass die in der Literatur beschriebenen α-C-Mannoside von Phenolen tatsächlich β-konfiguriert sind. Wenn Naphthole als Glycosylakzeptoren verwendet wurden, konnten durch Modifikation des Promotors auch die für die Synthese der Mimetika benötigten α-C-Mannoside erhalten werden, wobei ZnCl2 als Promotor die besten Ergebnisse lieferte. Allerdings zeigten die synthetisierten α-C-Mannoside und α-C-Galactoside eine Inversion des Pyranoseringes und lagen in der ungewöhnlichen 1C4-Konformation vor.rnAnschließend konnte auf diese Weise das durch Docking-Studien gefundene Mimetikum (2S)-3-Cyclohexyl-2-[7-hydroxy-8-(α-D-mannosyl)naphthalin-2-yloxy]propionsäure syntheti-siert werden. Es besaß jedoch in Zelladhäsionstests keine ausreichende Aktivität bei der Inhibierung der Selektin-Ligand-Wechselwirkung. Bei den ursprünglichen Dockingstudien war allerdings von der gewohnten 4C1-Konformation ausgegangen worden. Spätere NMR-Experimente und DFT-Berechnungen zeigten, dass das Mimetikum tatsächlich in der 1C4-Konformation vorlag und es deshalb nicht aktiv war. Die synthetisierten Stereo- und Regioisomere zeigten in Zelladhäsionstests ebenfalls keine Aktivität.rnVersuche, die α-1-C-Mannosylnaphthole zu den benötigten 1-C-2-O-Diglycosyl-naphthalinen umzusetzen waren nicht erfolgreich, da die phenolische OH-Gruppe sterisch zu sehr abgeschirmt war, um unter milden Reaktionsbedingungen glycosyliert zu werden, bzw. die α-1-C-Mannosylnaphthaline unter drastischeren Reaktionsbedingungen nicht stabil waren. Daher wurde 1-(2′,3′,4′,6′-Tetra-O-benzyl-β-D-galactopyranosyl)-2-naphthol mit 2,3,4,6-Tetra-O-acetyl-α-D-mannopyranosyl-trichloracetimidat in Gegenwart von TMSOTf zum ersten synthetischen 1-C-2-O-Diglycosyl-phenol umgesetzt. Nach Abspaltung der Schutzgruppen sollte das erhaltene 1-Galactosyl-2-O-mannosyl-naphthalin enzymatisch zum Sialyl-LewisX-Mimetikum verlängert werden. Es wurde vom Enzym jedoch nicht als Substrat erkannt. Versuche zur chemischen Anbindung des Säurebausteins stehen noch aus.rn
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In der vorliegenden Arbeit sollten diglycosylierte Heterozyklen als Grundbausteine zur Darstellung eines Mimetikums des Tetrasaccharids Sialyl LewisX verwendet werden. Dabei standen die pharmakokinetische Stabilität sowie der möglichst einfache Zugang zu den Strukturen im Vordergrund. Außerdem sollte die nachträgliche Anbindung an eine ESL-1 Partialsequenz zum Aufbau von Glycopeptiden und deren Verknüpfung zu dendrimeren Strukturen möglich sein. rnIn einem ersten Ansatz sollten C,N-diglycosylierte Isoindolone bzw. Isochinolone aufgebaut werden. Es konnte anhand mehrerer Beispiele gezeigt werden, dass die elektrophile Cyclisierung von o-Alkinylbenzamiden mit Iod nicht die wie in der Literatur beschriebenen Lactame liefert, sondern ein Angriff des Carbonylsauerstoffs zu den entsprechenden Isobenzofuran-1(3H)-iminen bzw. 1H-Isochromen-1-iminen führt. Die Lactame können jedoch durch Reaktion der o-Alkinylbenzamide mit Tetrabutylammoniumfluorid erhalten werden.rnDie zweite Route führte durch 1,3-dipolare Cycloaddition zu 1,4 disubstituierten 1,2,3-Triazolen. Hier gelang der Aufbau eines vollständig deblockierten, mit einem Azid funktionalisierten Trisaccharid Analogons, welches durch enzymatische Sialylierung zum Sialyl LewisX Mimetikum verlängert wurde. Diese Struktur konnte in einer weiteren 1,3-dipolaren Cycloaddition mit einer ebenfalls synthetisierten, leicht abgewandelten Partialsequenz des ESL-1 zu einem Glycokonjugat umgesetzt werden. Des Weiteren gelang der Aufbau zweier teilweise deblockierter Tetrasaccharid Mimetika, wiederum durch enzymatische Elongation.rnAußerdem wurden Versuche unternommen di C-Glycoside durch samariumvermittelte Kupplung zu synthetisieren.rn
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Die chemische Synthese definierter Glycopeptidstrukturen bildet die Basis einiger vielversprechender Ansätze zur Therapie verschiedener Krankheiten. Die Entwicklung hochaffiner Selektininhibitoren könnte der Behandlung chronischer Entzündungen und zur Unterdrückung der Metastasierung von Tumoren dienen. Vollsynthetische Vakzine auf Basis glycosylierter MUC1-Partialstrukturen sollen das Immunsystem zur Bekämpfung von krankem Gewebe anregen und so perspektivisch eine Impfung gegen Krebs ermöglichen. Da die natürlich vorkommenden O-Glycoside in vivo eine begrenzte Stabilität besitzen, wurde eine Methode entwickelt, welche die modulare Herstellung von stabilen rnC-Glycosylaminosäuren als Mimetika der natürlichen Serin-, Threonin- und Tyrosin-Glycoside ermöglicht. Dazu wurden passend geschützte Kohlenhydrat-Lactone synthetisiert, die in einer mikrowellengestützten Petasis-Olefinierung unter Durchflussbedingungen in die entsprechenden exo-Glycale überführt wurden. Die Reaktionszeit konnte durch diese spezielle Reaktionsführung auf weniger als drei Minuten verringert werden, während konventionell mehrere Stunden benötigt werden. Die C-glycosidische Verknüpfung mit den entsprechenden Aminosäurebausteinen gelang durch eine Hydroborierungs-Suzuki-Kupplungs-Kaskade. Nach umfangreicher Optimierung der Reaktionsparameter ließ sich neben mehreren Monosacchariden auch ein exo-Glycal der Lactose erfolgreich in der Kupplung einsetzen. Nach verschiedenen Schutzgruppenmanipulationen wurden einige der synthetisierten Bausteine zur Synthese C-glycosylierter Partialstrukturen des Mucins MUC1 an der festen Phase herangezogen. In ELISA-Experimenten wurden die C-Glycosylpeptide von an Brustkrebsgewebe bindenden Antikörpern erkannt, die durch Vakzinierung mit ähnlichen Strukturen erhalten worden waren. Zur Synthese zweier Bausteine potenzieller Selektin-Inhibitoren wurde ein Mimetikum des in natürlichen Liganden vorkommenden Tetrasaccharides Sialyl-Lewisx synthetisiert. Bei diesem wurde die terminale Sialinsäure durch (S)-Cyclohexylmilchsäure ersetzt. Die bei der gewählten Syntheseroute notwendige regioselektive Öffnung eines Benzylidenacetals wurde in einem Mikroreaktor durchgeführt, wodurch eine einfache Reaktionsoptimierung mit geringen Substanzmengen möglich war. Die Reaktionszeit liegt mit unter 4 Minuten deutlich unter den üblichen Werten von einer bis mehreren Stunden. In einer Block-Glycosylierung konnte das Pseudotetrasaccharid sowohl an einen C-Lactosyl-Tyrosin-, als auch an einen C-Lactosyl-Serin-Akzeptor angefügt und somit die Synthese der Zielverbindungen abgeschlossen werden. Diese Bausteine können in Zukunft als Bestandteile synthetischer Glycopeptide zum Einsatz kommen, welche Mimetika der natürlichen Selektin-Liganden darstellen sollen.rn
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Zur Synthese hydrolysestabiler MUC1-Antitumorvakzine wurde im Rahmen dieser Arbeit zunächst ein Verfahren zur effizienten N Methylierung von Fmoc-Aminosäuren entwickelt. Die Synthese erfolgte in einer zweistufigen Umsetzung über Oxazolidinone unter Verwendung eines Tube-in-Tube-Durchflussreaktors mit einer semipermeablen Membran aus Teflon® AF 2400. In diesem Tube-in-Tube-Reaktor wurde in der ersten Stufe das Modellsubstrat Fmoc-Alanin bereits nach 2 h annähernd quantitativ in das entsprechende Oxazolidinon umgesetzt. In der zweiten Stufe wurde mit TFA erstmals eine Flüssigkeit durch eine solche Membran des Tube-in-Tube-Reaktors eingeleitet und lieferte innerhalb einer Stunde zahlreiche aliphatische, aromatische und funktionalisierte N-Methylaminosäuren in hohen Ausbeuten.rnDes Weiteren wurden erstmals sensible Glycosylaminosäuren, darunter auch TN Antigen-Strukturen, N-methyliert. Sie dienen als Bausteine für die Synthese von MUC1-Antitumorvakzinen. Neben Fmoc-N-Methyl-TN-Threonin konnten die Fmoc-geschützten N-Methyl-TN-Serin, N-Methyl-Sialyl-TN-Threonin sowie zwei N-Methyl-C Glycosylaminosäuren und in guten Ausbeuten erhalten werden. Anschließend wurde das N methylierte TN-Threonin gezielt in die tandem repeat-Sequenz des MUC1 in einer Festphasenpeptidsynthese eingebaut. Um einen direkten Vergleich bezüglich der N Methylierung im MUC1-Glycopeptide und dem darauf folgenden Einfluss auf die Tumorselektivität der resultierenden Vakzine erhalten zu können, wurde zudem ein Referenzpeptid aufgebaut. Zur Vollendung der Vakzinsynthese erfolgte die Konjugation beider Glycopeptidantigene an die jeweiligen BSA- und TTox-Proteine. rnEin alternativer Zugang zu hydrolysestabilen Glycopeptidbausteinen wurde im letzten Teil der Arbeit über die Synthese von α C Glycosylaminosäuren erarbeitet. Der entwickelte Syntheseweg basiert auf einer Ugi-Vier-Komponenten-Reaktion aus Aldehyd, Amin, Nitril und Carbonsäure. Als benötigte Aldehydkomponenten wurden ein einfaches Galactose- sowie ein Galactosamin-Derivat verwendet. Zum Aufbau des C-glycosidischen Grundgerüsts wurde eine Mikrowellen-unterstützte C-Allylierungsvariante im Durchfluss realisiert. Die Galactose- und Galactosaminaldehyde wurden danach mit chirale Glycosylaminen umgesetzt.
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Three new steroid saponins (3beta,25R)-spirost-5-en-3-yl 6-deoxy-alpha-L-mannopyranosyl-(1-->2)-[beta-D-glucopyranosyl-(1-->4)-6-deoxy-alpha-L-mannopyranosyl-(1-->3)]-beta-D-glucopyranoside (1), (3beta,22R,25R)-26-(beta-D-glucopyranosyloxy)-22-hydroxyfurost-5-en-3-yl 6-deoxy-alpha-L-mannopyranosyl-(1-->2)-[6-deoxy-alpha-L-mannopyranosyl-(1-->3)]-beta-D-glucopyranoside (3), and (3beta,22R,25R)-26-(beta-D-glucopyranosyloxy)-22-hydroxyfurost-5-en-3-yl 6-deoxy-alpha-L-mannopyranosyl-(1-->2)-[beta-D-glucopyranosyl-(1-->4)-6-deoxy-alpha-L-mannopyranosyl-(1-->3)]-beta-D-glucopyranoside (5), as well as the new pregnane glycoside (3beta,16beta)-3-{[6-deoxy-alpha-L-mannopyranosyl-(1-->2)-[6-deoxy-alpha-L-mannopyranosyl-(1-->3)]-beta-D-glucopyranosyl]oxy}-20-oxopregn-5-en-16-yl (4R)-5-(beta-D-glucopyranosyloxy)-4-methylpentanoate (6), were isolated from the rhizomes of Tacca integrifolia together with two known (25R) configurated steroid saponins (3beta,25R)-spirost-5-en-3-yl 6-deoxy-alpha-L-mannopyranosyl-(1-->2)-[6-deoxy-alpha-L-mannopyranosyl-(1-->3)]-beta-D-glucopyranoside (2) and (3beta,22R,25R)-26-(beta-D-glucopyranosyloxy)-22-methoxyfurost-5-en-3-yl 6-deoxy-alpha-L-mannopyranosyl-(1-->2)-[6-deoxy-alpha-L-mannopyranosyl-(1-->3)]-beta-D-glucopyranoside (4). The cytotoxic activity of the isolated compounds was evaluated in HeLa cells and showed the highest cytotoxicity value for compound 2 with an IC(50) of 1.2+/-0.4 muM. Intriguingly, while compounds 1-5 exhibited similar cytotoxic properties between 1.2+/-0.4 (2) and 4.0+/-0.6 muM (5), only compound 2 showed a significant microtubule-stabilizing activity in vitro.
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A pentasaccharide as its methyl glycoside has been synthesized efficiently using a modified glycosylation strategy. This pentasaccharide is a repeating unit of the exopolysaccharides produced by Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus 291
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Animal-mediated pollination is essential in the reproductive biology of many flowering plants and tends to be associated with pollination syndromes, sets of floral traits that are adapted to particular groups of pollinators. The complexity and functional convergence of various traits within pollination syndromes are outstanding examples of biological adaptation, raising questions about their mechanisms and origins. In the genus Petunia, complex pollination syndromes are found for nocturnal hawkmoths (P. axillaris) and diurnal bees (P. integrifolia), with characteristic differences in petal color, corolla shape, reproductive organ morphology, nectar quantity, nectar quality, and fragrance. We dissected the Petunia syndromes into their most important phenotypic and genetic components. They appear to include several distinct differences, such as cell-growth and cell-division patterns in the basal third of the petals, elongation of the ventral stamens, nectar secretion and nectar sugar metabolism, and enzymatic differentiation in the phenylpropanoid pathway. In backcross-inbred lines of species-derived chromosome segments in a transposon tagging strain of P. hybrida, one to five quantitative trait loci were identified for each syndrome component. Two loci for stamen elongation and nectar volume were confirmed in introgression lines and showed large allelic differences. The combined data provide a framework for a detailed understanding of floral syndromes from their developmental and molecular basis to their impact on animal behavior. With its molecular genetic tools, this Petunia system provides a novel venue for a pattern of adaptive radiation that is among the most characteristic of flowering plants.
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Indirect plant-mediated interactions between herbivores are important drivers of community composition in terrestrial ecosystems. Among the most striking examples are the strong indirect interactions between spatially separated leaf- and root-feeding insects sharing a host plant. Although leaf feeders generally reduce the performance of root herbivores, little is known about the underlying systemic changes in root physiology and the associated behavioral responses of the root feeders. We investigated the consequences of maize (Zea mays) leaf infestation by Spodoptera littoralis caterpillars for the root-feeding larvae of the beetle Diabrotica virgifera virgifera, a major pest of maize. D. virgifera strongly avoided leaf-infested plants by recognizing systemic changes in soluble root components. The avoidance response occurred within 12 h and was induced by real and mimicked herbivory, but not wounding alone. Roots of leaf-infested plants showed altered patterns in soluble free and soluble conjugated phenolic acids. Biochemical inhibition and genetic manipulation of phenolic acid biosynthesis led to a complete disappearance of the avoidance response of D. virgifera. Furthermore, bioactivity-guided fractionation revealed a direct link between the avoidance response of D. virgifera and changes in soluble conjugated phenolic acids in the roots of leaf-attacked plants. Our study provides a physiological mechanism for a behavioral pattern that explains the negative effect of leaf attack on a root-feeding insect. Furthermore, it opens up the possibility to control D. virgifera in the field by genetically mimicking leaf herbivore-induced changes in root phenylpropanoid patterns.
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Cardiac glycoside compounds have traditionally been used to treat congestive heart failure. Recently, reports have suggested that cardiac glycosides may also be useful for treatment of malignant disease. Our research with oleandrin, a cardiac glycoside component of Nerium oleander, has shown it to be a potent inducer of human but not murine tumor cell apoptosis. Determinants of tumor sensitivity to cardiac glycosides were therefore studied in order to understand the species selective cytotoxic effects as well as explore differential sensitivity amongst a variety of human tumor cell lines. ^ An initial model system involved a comparison of human (BRO) to murine (B16) melanoma cells. Human BRO cells were found to express both the sensitive α3 as well as the less sensitive α1 isoform subunits of Na+,K +-ATPase while mouse B16 cells expressed only the α1 isoform. Drug uptake and inhibition of Na+,K+-ATPase activity were also different between BRO and B16 cells. Partially purified human Na+,K+-ATPase enzyme was inhibited by cardiac glycosides at a concentration that was 1000-fold less than that required to inhibit mouse B16 enzyme to the same extent. In addition, uptake of oleandrin and ouabain was 3–4 fold greater in human than murine cells. These data indicate that differential expression of Na+,K+-ATPase isoform composition in BRO and B16 cells as well as drug uptake and total enzyme activity may all be important determinants of tumor cell sensitivity to cardiac glycosides. ^ In a second model system, two in vitro cell culture model systems were investigated. The first consisted of HFU251 (low expression of Na+,K+-ATPase) and U251 (high Na+ ,K+-ATPase expression) cell lines. Also investigated were human BRO cells that had undergone stable transfection with the α1 subunit resulting in an increase in total Na+,K+-ATPase expression. Data derived from these model systems have indicated that increased expression of Na+,K+-ATPase is associated with an increased resistance to cardiac glycosides. Over-expression of Na +,K+-ATPase in tumor cells resulted in an increase of total Na+,K+-ATPase activity and, in turn, a decreased inhibition of Na+,K+-ATPase activity by cardiac glycosides. However, of interest was the observation that increased enzyme expression was also associated with an elevated basal level of glutathione (GSH) within cells. Both increased Na+,K+-ATPase activity and elevated GSH content appear to contribute to a delayed as well as diminished release of cytochrome c and caspase activation. In addition, we have noted an increased colony forming ability in cells with a high level of Na+,K+-ATPase expression. This suggests that Na+,K+-ATPase is actively involved in tumor cell growth and survival. ^
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The physiological and molecular responses of ripe fruit to wounding were evaluated in two peach (Prunus persica) varieties ('Glohaven', GH, melting and 'BigTop', BT, slow melting nectarine) by comparing mesocarp samples from wedges (as in minimal processing) and whole fruit as the control. Slight differences between the two varieties were detected in terms of ethylene production, whereas total phenol and flavonoid concentrations, and PPO and POD enzyme activities showed a general increase in wounded GH but not in BT. This was associated with the better appearance of the BT wedges at the end of the experimental period (72 h). Microarray (genome-wide ?PEACH3.0) analysis revealed that a total number of 2218 genes were differentially expressed (p < 0.01, log2 fold change expression ratio >1 or <-1) in GH 24 h after wounding compared to the control. This number was much lower (1208) in BT. According to the enrichment analysis, cell wall, plasma membrane, response to stress, secondary metabolic processes, oxygen binding were the GO categories over-represented among the GH up-regulated genes, whereas plasma membrane and response to endogenous stimulus were the categories over-represented among the down-regulated genes. Only 32 genes showed a common expression trend in the two varieties 24 h after wounding, whereas a total of 512 genes (with highly represented transcription factors), displayed opposite behavior. Quantitative RT-PCR analysis confirmed the microarray data for 18 out of a total of 20 genes selected. Specific WRKY, AP2/ERF and HSP20 genes were markedly up-regulated in wounded GH, indicating the activation of regulatory and signaling mechanisms probably related to different hormone categories. Compared to BT, the expression of specific genes involved in phenylpropanoid and triterpenoid biosynthetic pathways showed a more pronounced induction in GH, highlighting the difference between the two peach varieties in terms of molecular responses to wounding in the mesocarp tissue.
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The phenylpropanoid pathway provides precursors for the biosynthesis of soluble secondary metabolites and lignin in plants. Ferulate-5-hydroxylase (F5H) catalyzes an irreversible hydroxylation step in this pathway that diverts ferulic acid away from guaiacyl lignin biosynthesis and toward sinapic acid and syringyl lignin. This fact led us to postulate that F5H was a potential regulatory step in the determination of lignin monomer composition. To test this hypothesis, we have used Arabidopsis to examine the impact of F5H overexpression. Arabidopsis is a useful model system in which to study lignification because in wild-type plants, guaiacyl and syringyl lignins are deposited in a tissue-specific fashion, while the F5H-deficient fah1 mutant accumulates only guaiacyl lignin. Here we show that ectopic overexpression of F5H in Arabidopsis abolishes tissue-specific lignin monomer accumulation. Surprisingly, overexpression of F5H under the control of the lignification-associated cinnamate-4-hydroxylase promoter, but not the commonly employed cauliflower mosaic virus 35S promoter, generates a lignin that is almost entirely comprised of syringylpropane units. These experiments demonstrate that modification of F5H expression may enable engineering of lignin monomer composition in agronomically important plant species.
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The UV light-induced synthesis of UV-protective flavonoids diverts substantial amounts of substrates from primary metabolism into secondary product formation and thus causes major perturbations of the cellular homeostasis. Results from this study show that the mRNAs encoding representative enzymes from various supply pathways are coinduced in UV-irradiated parsley cells (Petroselinum crispum) with two mRNAs of flavonoid glycoside biosynthesis, encoding phenylalanine ammonia-lyase and chalcone synthase. Strong induction was observed for mRNAs encoding glucose 6-phosphate dehydrogenase (carbohydrate metabolism, providing substrates for the shikimate pathway), 3-deoxyarabinoheptulosonate 7-phosphate synthase (shikimate pathway, yielding phenylalanine), and acyl-CoA oxidase (fatty acid degradation, yielding acetyl-CoA), and moderate induction for an mRNA encoding S-adenosyl-homocysteine hydrolase (activated methyl cycle, yielding S-adenosyl-methionine for B-ring methylation). Ten arbitrarily selected mRNAs representing various unrelated metabolic activities remained unaffected. Comparative analysis of acyl-CoA oxidase and chalcone synthase with respect to mRNA expression modes and gene promoter structure and function revealed close similarities. These results indicate a fine-tuned regulatory network integrating those functionally related pathways of primary and secondary metabolism that are specifically required for protective adaptation to UV irradiation. Although the response of parsley cells to UV light is considerably broader than previously assumed, it contrasts greatly with the extensive metabolic reprogramming observed previously in elicitor-treated or fungus-infected cells.
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Sinapic acid is an intermediate in syringyl lignin biosynthesis in angiosperms, and in some taxa serves as a precursor for soluble secondary metabolites. The biosynthesis and accumulation of the sinapate esters sinapoylglucose, sinapoylmalate, and sinapoylcholine are developmentally regulated in Arabidopsis and other members of the Brassicaceae. The FAH1 locus of Arabidopsis encodes the enzyme ferulate-5-hydroxylase (F5H), which catalyzes the rate-limiting step in syringyl lignin biosynthesis and is required for the production of sinapate esters. Here we show that F5H expression parallels sinapate ester accumulation in developing siliques and seedlings, but is not rate limiting for their biosynthesis. RNA gel-blot analysis indicated that the tissue-specific and developmentally regulated expression of F5H mRNA is distinct from that of other phenylpropanoid genes. Efforts to identify constructs capable of complementing the sinapate ester-deficient phenotype of fah1 mutants demonstrated that F5H expression in leaves is dependent on sequences 3′ of the F5H coding region. In contrast, the positive regulatory function of the downstream region is not required for F5H transcript or sinapoylcholine accumulation in embryos.
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A previously isolated parsley (Petroselinum crispum) cDNA with high sequence similarity to cinnamate 4-hydroxylase (C4H) cDNAs from several plant sources was expressed in yeast (Saccharomyces cerevisiae) containing a plant NADPH:cytochrome P450 oxidoreductase and verified as encoding a functional C4H (CYP73A10). Low genomic complexity and the occurrence of a single type of cDNA suggest the existence of only one C4H gene in parsley. The encoded mRNA and protein, in contrast to those of a functionally related NADPH:cytochrome P450 oxidoreductase, were strictly coregulated with phenylalanine ammonia-lyase mRNA and protein, respectively, as demonstrated by coinduction under various conditions and colocalization in situ in cross-sections from several different parsley tissues. These results support the hypothesis that the genes encoding the core reactions of phenylpropanoid metabolism form a tight regulatory unit.
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Salicylic acid (SA) is an important component of systemic-acquired resistance in plants. It is synthesized from benzoic acid (BA) as part of the phenylpropanoid pathway. Benzaldehyde (BD), a potential intermediate of this pathway, was found in healthy and tobacco mosaic virus (TMV)-inoculated tobacco (Nicotiana tabacum L. cv Xanthi-nc) leaf tissue at 100 ng/g fresh weight concentrations as measured by gas chromatography-mass spectrometry. BD was also emitted as a volatile organic compound from tobacco tissues. Application of gaseous BD to plants enclosed in jars caused a 13-fold increase in SA concentration, induced the accumulation of the pathogenesis-related transcript PR-1, and increased the resistance of tobacco to TMV inoculation. [13C6]BD and [2H5]benzyl alcohol were converted to BA and SA. Labeling experiments using [13C1]Phe in temperature-shifted plants inoculated with the TMV showed high enrichment of cinnamic acids (72%), BA (34%), and SA (55%). The endogenous BD, however, contained nondetectable enrichment, suggesting that BD was not the intermediate between cinnamic acid and BA. These results show that BD and benzyl alcohol promote SA accumulation and expression of defense responses in tobacco, and provide insight into the early steps of SA biosynthesis.