Arabinogalaktan-Proteine aus Lycopodium und Farnen: Analytische Charakterisierung, mikroskopische Detektion & Bindung an dendritische Zellen

Bartels, Desirée

DDiese Arbeit bietet die erste detaillierte Charakterisierung von Yariv-präzipitierten AGPs aus einem Lycophyten und verschiedenen Farnen. Dies trägt zum besseren Verständnis der Evolution von AGPs in Pflanzenzellwänden bei. Die Proteinmenge der Farn-AGPs war in einem mit Angiospermen-AGPs vergleichbaren Bereich. Für das AGP des Lycopodiums jedoch war der Proteinanteil deutlich höher. Auch von der quantitativen Zusammensetzung her waren die Aminosäuren denen der Angiospermen-AGPs ähnlich. Jedoch war die Menge an Hyp im Equisetum-AGP und die an Lys im Lycopodium-AGP höher. Die Kohlenhydratketten der untersuchten AGPs zeigten typische Merkmale, die für Typ-II-Arabinogalaktane aus Samenpflanzen bekannt sind. Der Gehalt an 1,6-Galp war allerdings niedriger und die Anteile an 1,2-, 1,3- und 1,5-Araf teilweise deutlich höher als bei AGPs aus Samenpflanzen. Der ungewöhnliche Verzweigungspunkt 1,2,3-Galp, der bisher nur in Moos-AGPs gefunden wurde, war in den hier analysierten AGPs nicht vorhanden. In Bezug auf die terminalen Monosaccharide zeichneten sich die Farn-AGPs wie die Moos-AGPs durch das Vorkommen von 3-O-Me-Rhap aus. Dieses selten vorkommende Monosaccharid ist in Angiospermen-AGPs und auch im Lycopodium-AGP nicht nachgewiesen. Das Lycopodium-AGP wies stattdessen einen hohen Gehalt an terminaler Arap auf. Damit wird der evolutionäre Unterschied von Lycophyten zu Bryophyten und zu Monilophyten auch im Bereich der AGP-Struktur deutlich. Weiterhin ergab die durchgeführte Immundetektion der AGPs in den nicht blühenden Pflanzen eine überwiegende Lokalisierung im xylematischen Leitbündelbereich. ELISA-Analysen mit mono- und polyklonalen Antikörpern gegen Echinacea-AGP zeigten eine gute Kreuzreaktivität der polyklonalen AKs mit den Farn-AGPs. Außerdem wurden mittels FACS-Analyse Bindungen von AGPs aus sowohl Echinacea purpurea als auch zwei Farnen an murine dendritische Zellen nachgewiesen. Auf diesem Wege könnten immunmodulierende Aktivitäten durch AGPs ausgelöst werden.

This work provides the first detailed characterization of Yariv-precipitated AGPs from a lycophyte and different ferns. This contributes to a better understanding of the evolution of AGPs in plant cell walls. The protein amount of fern AGPs was comparable to angiosperm AGPs. However, for the AGP of Lycopodium the protein content was clearly higher. Also, the quantitative compositions of the amino acids were similar to those of angiosperm AGPs. Only the content of Hyp in Equisetum AGP and Lys in Lycopodium AGP was higher. The carbohydrate chains of the tested AGPs showed typical characteristics known for type II arabinogalactans from seed plants. However, the content of 1,6-Galp was lower and the amounts of 1,2-, 1,3- and 1,5-Araf were partially higher compared to AGPs from seed plants. The unusual branching point 1,2,3-Galp, which so far has only been detected in moss AGPs, was not present in the AGPs analyzed here. With regard to terminal monosaccharides, the fern AGPs, such as the moss AGPs, were characterized by occurrence of 3-O-Me-Rhap. This rare monosaccharide is not present in AGPs of angiosperms and Lycopodium. Another special feature of Lycopodium AGP was a high content of terminal Arap. This supports the evolutionary difference between lycophytes and bryophytes as well as monilophytes also with regard to AGP structure. So far, terminal Araf is present in all studied AGPs, but in a higher concentration in AGPs of seed plants. In addition, immunostaining of investigated non-flowering plant AGPs resulted in a predominant localization in the xylematic vascular bundle region. ELISA analyses with mono- and polyclonal antibodies against Echinacea AGP showed a good cross-reactivity of the polyclonal antibodies with the fern AGPs. Furthermore, FACS analysis revealed binding of AGPs from Echinacea purpurea and two ferns to murine dendritic cells. In this way, immunomodulating activities could be triggered by AGPs.

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Bartels, Desirée: Arabinogalaktan-Proteine aus Lycopodium und Farnen: Analytische Charakterisierung, mikroskopische Detektion & Bindung an dendritische Zellen.

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