Untersuchungen zu Arabinogalactan-Proteinen aus Triticum aestivum L., Secale cereale L. und Avena sativa L.

Göllner, Esther Marie

Aus dem wässrigen Extrakt der Früchte von Triticum aestivum L., Secale cereale L. und Avena sativa L. wurden hochmolekulare Fraktionen isoliert und aus diesen dann erstmals mit (β-D-Glc)3-Yariv-Phenylgykosid (Yariv-Reagenz) Arabinogalactan-Proteine (AGPs) isoliert. Eine Charakterisierung der AGPs hinsichtlich ihres Kohlenhydrat- und Proteinanteils ergab, dass das Proteoglykan aus Weizen 5,5% (m/m), Roggen-AGP 6,3% (m/m) und Hafer-AGP 5,4% (m/m) Protein enthielt, wobei die Aminosäuren Ala, Hyp, Ser, Gly und Glx die dominierenden Aminosäuren darstellten. Der stark verzweigte Kohlenhydratanteil der Makromoleküle zeigte in der Bindungstyp-Analyse die Grundstruktur eines typischen AGPs mit einem 1,3-, 1,6- und 1,3,6-verknüpften pyranosidischen Galactosegrundgerüst, welches furanosidische Arabinosereste in Position 3 und 6 tragen kann. Diese traten als terminale Arabinose auf. Weiterhin wird die Anwesenheit von 1,5-verknüpften Oligo-Arabinoseketten vermutet. Die Erstellung eines Strukturmodells des AGPs aus Getreide stützt sich zudem auf die freigesetzten Zucker durch eine enzymatische Hydrolyse von Hafer-AGP. Neben der Strukturaufklärung wurden die AGPs im Weizenkeimling und in der Haferpflanze fluoreszenzmikroskopisch lokalisiert. Dazu wurde das synthetische Yariv-Reagenz, welches spezifisch an AGPs bindet, zur Immunlokalisierung eingesetzt. Es wurden polyklonale Antikörper gegen Yariv-Reagenz generiert, um damit Querschnitte aus der Wurzeln und dem Sproß der Haferpflanze zu inkubieren, die vorher mit Yariv-Reagenz behandelt worden waren. Nach Zusatz von FITC-markierten Sekundärantikörpern wurden die Schnitte durch Konfokale Laser-Raster Mikroskopie (Confocal Laser Scanning Microscopy = CLSM) analysiert. Die AGPs wurden in der Wurzel und im Sproß der Haferpflanze vornehmlich im xylematischen Leitbündelbereich lokalisiert; hier waren Tüpfelkanäle deutlich markiert. Weiterhin wurde eine Immunmarkierung von Hafer-Spross und-Wurzel mit einem monoklonalen Antikörper durchgeführt, der eigens gegen Hafer-AGP generiert wurde. Hier wurden insbesondere in den Zellwänden des Phloems AGPs lokalisiert.

From the high molecular weight fraction of aqueous extracts from fruits of Triticum aestivum L., Secale cereale L. und Avena sativa L., arabinogalactan-proteins (AGPs) were isolated by precipitation with (β-D-Glc)3 Yariv phenylgycoside (Yariv-reagent) for the first time. Characterization of AGPs with regard to amino acid composition and structure of the polysaccharide moiety resulted in a structural model for cereal AGPs. The protein content of the AGP from wheat was 5,5% (w/w), protein-content of rye-AGP was 6,3% and oat-AGP 5,4% with the dominating amino acids Ala, Hyp, Ser, Gly and Glx. The highly branched polysaccharide moiety shows a linkage composition typical of AGPs with 1,3-, 1,6- and 1,3,6-linked galactopyranosyl residues and arabinofuranosyl residues predominantly as terminal residues in position 3 and 6 of galactose. Short oligo-arabinose-chains seem to be also present in the carbohydrate-part of AGP. Additionally, liberated sugars after enzymatic hydrolyses of oat-AGP gave important conclusions to set a structural model. Furthermore, localization of AGPs in plant tissue of oat has been accomplished. Yariv-reagent is known to bind specifically to AGPs. For immunolocalization, polyclonal Yariv-reagent-antibodies have been generated and were used to label Yariv-treated thin sections of shoots and roots from oat. After addition of FITC-conjugated secondary antibodies, the sections were analyzed by confocal laser scanning microscopy (CLSM). AGPs were mainly detected in the area of the xylem, especially there was a strong labelling of the pit canals. Additionally, immunolocalisation was done with a monoclonal antibody generated against oat-AGP. AGPs could be detected in the cell wall of the phloem in shoots and roots of oat via CLSM with a FITC conjugated secondary antibody.

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